x86: add tizen_qemu_x86_defconfig & tizen_qemu_x86_64_defconfig
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59
60 #include "internal.h"
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/vmscan.h>
64
65 struct scan_control {
66         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
67         unsigned long nr_to_reclaim;
68
69         /*
70          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
71          * are scanned.
72          */
73         nodemask_t      *nodemask;
74
75         /*
76          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
77          * primary target of this reclaim invocation.
78          */
79         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
80
81         /*
82          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
83          */
84         unsigned long   anon_cost;
85         unsigned long   file_cost;
86
87         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
88 #define DEACTIVATE_ANON 1
89 #define DEACTIVATE_FILE 2
90         unsigned int may_deactivate:2;
91         unsigned int force_deactivate:1;
92         unsigned int skipped_deactivate:1;
93
94         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
95         unsigned int may_writepage:1;
96
97         /* Can mapped pages be reclaimed? */
98         unsigned int may_unmap:1;
99
100         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
101         unsigned int may_swap:1;
102
103         /*
104          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
105          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
106          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
107          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
108          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
109          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
110          */
111         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
112         unsigned int memcg_low_skipped:1;
113
114         unsigned int hibernation_mode:1;
115
116         /* One of the zones is ready for compaction */
117         unsigned int compaction_ready:1;
118
119         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
120         unsigned int cache_trim_mode:1;
121
122         /* The file pages on the current node are dangerously low */
123         unsigned int file_is_tiny:1;
124
125         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
126         unsigned int no_demotion:1;
127
128         /* Allocation order */
129         s8 order;
130
131         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
132         s8 priority;
133
134         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
135         s8 reclaim_idx;
136
137         /* This context's GFP mask */
138         gfp_t gfp_mask;
139
140         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
141         unsigned long nr_scanned;
142
143         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
144         unsigned long nr_reclaimed;
145
146         struct {
147                 unsigned int dirty;
148                 unsigned int unqueued_dirty;
149                 unsigned int congested;
150                 unsigned int writeback;
151                 unsigned int immediate;
152                 unsigned int file_taken;
153                 unsigned int taken;
154         } nr;
155
156         /* for recording the reclaimed slab by now */
157         struct reclaim_state reclaim_state;
158 };
159
160 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
162         do {                                                            \
163                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
164                         struct page *prev;                              \
165                                                                         \
166                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
167                         prefetchw(&prev->_field);                       \
168                 }                                                       \
169         } while (0)
170 #else
171 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
172 #endif
173
174 /*
175  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
176  */
177 int vm_swappiness = 60;
178
179 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
180                                    struct reclaim_state *rs)
181 {
182         /* Check for an overwrite */
183         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
184
185         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
186         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
187
188         task->reclaim_state = rs;
189 }
190
191 static LIST_HEAD(shrinker_list);
192 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
193
194 #ifdef CONFIG_MEMCG
195 static int shrinker_nr_max;
196
197 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
198 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
199 {
200         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
201 }
202
203 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
204 {
205         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
206 }
207
208 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
209                                                      int nid)
210 {
211         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
212                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
213 }
214
215 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
216                                     int map_size, int defer_size,
217                                     int old_map_size, int old_defer_size)
218 {
219         struct shrinker_info *new, *old;
220         struct mem_cgroup_per_node *pn;
221         int nid;
222         int size = map_size + defer_size;
223
224         for_each_node(nid) {
225                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
226                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
227                 /* Not yet online memcg */
228                 if (!old)
229                         return 0;
230
231                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
232                 if (!new)
233                         return -ENOMEM;
234
235                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
236                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
237
238                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
239                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
240                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
241                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
242                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
243                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
244                        defer_size - old_defer_size);
245
246                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
247                 kvfree_rcu(old, rcu);
248         }
249
250         return 0;
251 }
252
253 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
254 {
255         struct mem_cgroup_per_node *pn;
256         struct shrinker_info *info;
257         int nid;
258
259         for_each_node(nid) {
260                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
261                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
262                 kvfree(info);
263                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
264         }
265 }
266
267 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
268 {
269         struct shrinker_info *info;
270         int nid, size, ret = 0;
271         int map_size, defer_size = 0;
272
273         down_write(&shrinker_rwsem);
274         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
275         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
276         size = map_size + defer_size;
277         for_each_node(nid) {
278                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
279                 if (!info) {
280                         free_shrinker_info(memcg);
281                         ret = -ENOMEM;
282                         break;
283                 }
284                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
285                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
286                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
287         }
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289
290         return ret;
291 }
292
293 static inline bool need_expand(int nr_max)
294 {
295         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
296                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
297 }
298
299 static int expand_shrinker_info(int new_id)
300 {
301         int ret = 0;
302         int new_nr_max = new_id + 1;
303         int map_size, defer_size = 0;
304         int old_map_size, old_defer_size = 0;
305         struct mem_cgroup *memcg;
306
307         if (!need_expand(new_nr_max))
308                 goto out;
309
310         if (!root_mem_cgroup)
311                 goto out;
312
313         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
314
315         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
316         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
317         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
318         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
319
320         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
321         do {
322                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
323                                                old_map_size, old_defer_size);
324                 if (ret) {
325                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
326                         goto out;
327                 }
328         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
329 out:
330         if (!ret)
331                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
332
333         return ret;
334 }
335
336 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
337 {
338         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
339                 struct shrinker_info *info;
340
341                 rcu_read_lock();
342                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
343                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
344                 smp_mb__before_atomic();
345                 set_bit(shrinker_id, info->map);
346                 rcu_read_unlock();
347         }
348 }
349
350 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
351
352 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
353 {
354         int id, ret = -ENOMEM;
355
356         if (mem_cgroup_disabled())
357                 return -ENOSYS;
358
359         down_write(&shrinker_rwsem);
360         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
361         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
362         if (id < 0)
363                 goto unlock;
364
365         if (id >= shrinker_nr_max) {
366                 if (expand_shrinker_info(id)) {
367                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
368                         goto unlock;
369                 }
370         }
371         shrinker->id = id;
372         ret = 0;
373 unlock:
374         up_write(&shrinker_rwsem);
375         return ret;
376 }
377
378 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
379 {
380         int id = shrinker->id;
381
382         BUG_ON(id < 0);
383
384         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
385
386         idr_remove(&shrinker_idr, id);
387 }
388
389 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
390                                    struct mem_cgroup *memcg)
391 {
392         struct shrinker_info *info;
393
394         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
395         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
396 }
397
398 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
399                                   struct mem_cgroup *memcg)
400 {
401         struct shrinker_info *info;
402
403         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
404         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
405 }
406
407 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
408 {
409         int i, nid;
410         long nr;
411         struct mem_cgroup *parent;
412         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
413
414         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
415         if (!parent)
416                 parent = root_mem_cgroup;
417
418         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
419         down_read(&shrinker_rwsem);
420         for_each_node(nid) {
421                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
422                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
423                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
424                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
425                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
426                 }
427         }
428         up_read(&shrinker_rwsem);
429 }
430
431 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
432 {
433         return sc->target_mem_cgroup;
434 }
435
436 /**
437  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
438  * @sc: scan_control in question
439  *
440  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
441  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
442  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
443  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
444  * allocation and configurability.
445  *
446  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
447  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
448  */
449 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
450 {
451         if (!cgroup_reclaim(sc))
452                 return true;
453 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
454         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
455                 return true;
456 #endif
457         return false;
458 }
459 #else
460 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
461 {
462         return -ENOSYS;
463 }
464
465 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
466 {
467 }
468
469 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
470                                    struct mem_cgroup *memcg)
471 {
472         return 0;
473 }
474
475 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
476                                   struct mem_cgroup *memcg)
477 {
478         return 0;
479 }
480
481 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
482 {
483         return false;
484 }
485
486 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
487 {
488         return true;
489 }
490 #endif
491
492 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
493                              struct shrink_control *sc)
494 {
495         int nid = sc->nid;
496
497         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
498                 nid = 0;
499
500         if (sc->memcg &&
501             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
502                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
503                                               sc->memcg);
504
505         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
506 }
507
508
509 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
510                             struct shrink_control *sc)
511 {
512         int nid = sc->nid;
513
514         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
515                 nid = 0;
516
517         if (sc->memcg &&
518             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
519                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
520                                              sc->memcg);
521
522         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
523 }
524
525 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
526 {
527         if (!numa_demotion_enabled)
528                 return false;
529         if (sc) {
530                 if (sc->no_demotion)
531                         return false;
532                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
533                 if (cgroup_reclaim(sc))
534                         return false;
535         }
536         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
537                 return false;
538
539         return true;
540 }
541
542 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
543                                           int nid,
544                                           struct scan_control *sc)
545 {
546         if (memcg == NULL) {
547                 /*
548                  * For non-memcg reclaim, is there
549                  * space in any swap device?
550                  */
551                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
552                         return true;
553         } else {
554                 /* Is the memcg below its swap limit? */
555                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
556                         return true;
557         }
558
559         /*
560          * The page can not be swapped.
561          *
562          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
563          */
564         return can_demote(nid, sc);
565 }
566
567 /*
568  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
569  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
570  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
571  */
572 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
573 {
574         unsigned long nr;
575
576         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
577                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
578         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
579                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
580                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
581
582         return nr;
583 }
584
585 /**
586  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
587  * @lruvec: lru vector
588  * @lru: lru to use
589  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
590  */
591 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
592                                      int zone_idx)
593 {
594         unsigned long size = 0;
595         int zid;
596
597         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
598                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
599
600                 if (!managed_zone(zone))
601                         continue;
602
603                 if (!mem_cgroup_disabled())
604                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
605                 else
606                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
607         }
608         return size;
609 }
610
611 /*
612  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
613  */
614 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
615 {
616         unsigned int size;
617         int err;
618
619         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
620                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
621                 if (err != -ENOSYS)
622                         return err;
623
624                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
625         }
626
627         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
628         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
629                 size *= nr_node_ids;
630
631         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
632         if (!shrinker->nr_deferred)
633                 return -ENOMEM;
634
635         return 0;
636 }
637
638 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
639 {
640         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
641                 down_write(&shrinker_rwsem);
642                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
643                 up_write(&shrinker_rwsem);
644                 return;
645         }
646
647         kfree(shrinker->nr_deferred);
648         shrinker->nr_deferred = NULL;
649 }
650
651 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
652 {
653         down_write(&shrinker_rwsem);
654         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
655         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
656         up_write(&shrinker_rwsem);
657 }
658
659 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
660 {
661         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
662
663         if (err)
664                 return err;
665         register_shrinker_prepared(shrinker);
666         return 0;
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
669
670 /*
671  * Remove one
672  */
673 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
674 {
675         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
676                 return;
677
678         down_write(&shrinker_rwsem);
679         list_del(&shrinker->list);
680         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
681         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
682                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
683         up_write(&shrinker_rwsem);
684
685         kfree(shrinker->nr_deferred);
686         shrinker->nr_deferred = NULL;
687 }
688 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
689
690 #define SHRINK_BATCH 128
691
692 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
693                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
694 {
695         unsigned long freed = 0;
696         unsigned long long delta;
697         long total_scan;
698         long freeable;
699         long nr;
700         long new_nr;
701         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
702                                           : SHRINK_BATCH;
703         long scanned = 0, next_deferred;
704
705         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
706         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
707                 return freeable;
708
709         /*
710          * copy the current shrinker scan count into a local variable
711          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
712          * don't also do this scanning work.
713          */
714         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
715
716         if (shrinker->seeks) {
717                 delta = freeable >> priority;
718                 delta *= 4;
719                 do_div(delta, shrinker->seeks);
720         } else {
721                 /*
722                  * These objects don't require any IO to create. Trim
723                  * them aggressively under memory pressure to keep
724                  * them from causing refetches in the IO caches.
725                  */
726                 delta = freeable / 2;
727         }
728
729         total_scan = nr >> priority;
730         total_scan += delta;
731         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
732
733         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
734                                    freeable, delta, total_scan, priority);
735
736         /*
737          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
738          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
739          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
740          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
741          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
742          * objects spread over several slabs with usage less than the
743          * batch_size.
744          *
745          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
746          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
747          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
748          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
749          * possible.
750          */
751         while (total_scan >= batch_size ||
752                total_scan >= freeable) {
753                 unsigned long ret;
754                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
755
756                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
757                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
758                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
759                 if (ret == SHRINK_STOP)
760                         break;
761                 freed += ret;
762
763                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
764                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
765                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
766
767                 cond_resched();
768         }
769
770         /*
771          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
772          * done, decreased by old deferred work that was done now.
773          *
774          * And it is capped to two times of the freeable items.
775          */
776         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
777         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
778
779         /*
780          * move the unused scan count back into the shrinker in a
781          * manner that handles concurrent updates.
782          */
783         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
784
785         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
786         return freed;
787 }
788
789 #ifdef CONFIG_MEMCG
790 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
791                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
792 {
793         struct shrinker_info *info;
794         unsigned long ret, freed = 0;
795         int i;
796
797         if (!mem_cgroup_online(memcg))
798                 return 0;
799
800         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
801                 return 0;
802
803         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
804         if (unlikely(!info))
805                 goto unlock;
806
807         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
808                 struct shrink_control sc = {
809                         .gfp_mask = gfp_mask,
810                         .nid = nid,
811                         .memcg = memcg,
812                 };
813                 struct shrinker *shrinker;
814
815                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
816                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
817                         if (!shrinker)
818                                 clear_bit(i, info->map);
819                         continue;
820                 }
821
822                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
823                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
824                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
825                         continue;
826
827                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
828                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
829                         clear_bit(i, info->map);
830                         /*
831                          * After the shrinker reported that it had no objects to
832                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
833                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
834                          * added. To make sure, we have the bit set in this
835                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
836                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
837                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
838                          * set_shrinker_bit():
839                          *
840                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
841                          *   list_add_tail()    clear_bit()
842                          *   <MB>               <MB>
843                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
844                          */
845                         smp_mb__after_atomic();
846                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
847                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
848                                 ret = 0;
849                         else
850                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
851                 }
852                 freed += ret;
853
854                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
855                         freed = freed ? : 1;
856                         break;
857                 }
858         }
859 unlock:
860         up_read(&shrinker_rwsem);
861         return freed;
862 }
863 #else /* CONFIG_MEMCG */
864 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
865                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
866 {
867         return 0;
868 }
869 #endif /* CONFIG_MEMCG */
870
871 /**
872  * shrink_slab - shrink slab caches
873  * @gfp_mask: allocation context
874  * @nid: node whose slab caches to target
875  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
876  * @priority: the reclaim priority
877  *
878  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
879  *
880  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
881  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
882  *
883  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
884  * are called only if it is the root cgroup.
885  *
886  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
887  * in order to get the scan target.
888  *
889  * Returns the number of reclaimed slab objects.
890  */
891 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
892                                  struct mem_cgroup *memcg,
893                                  int priority)
894 {
895         unsigned long ret, freed = 0;
896         struct shrinker *shrinker;
897
898         /*
899          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
900          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
901          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
902          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
903          * oom.
904          */
905         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
906                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
907
908         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
909                 goto out;
910
911         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
912                 struct shrink_control sc = {
913                         .gfp_mask = gfp_mask,
914                         .nid = nid,
915                         .memcg = memcg,
916                 };
917
918                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
919                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
920                         ret = 0;
921                 freed += ret;
922                 /*
923                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
924                  * prevent the registration from being stalled for long periods
925                  * by parallel ongoing shrinking.
926                  */
927                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
928                         freed = freed ? : 1;
929                         break;
930                 }
931         }
932
933         up_read(&shrinker_rwsem);
934 out:
935         cond_resched();
936         return freed;
937 }
938
939 void drop_slab_node(int nid)
940 {
941         unsigned long freed;
942         int shift = 0;
943
944         do {
945                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
946
947                 if (fatal_signal_pending(current))
948                         return;
949
950                 freed = 0;
951                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
952                 do {
953                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
954                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
955         } while ((freed >> shift++) > 1);
956 }
957
958 void drop_slab(void)
959 {
960         int nid;
961
962         for_each_online_node(nid)
963                 drop_slab_node(nid);
964 }
965
966 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
967 {
968         /*
969          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
970          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
971          * heads at page->private.
972          */
973         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
974         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
975 }
976
977 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
978 {
979         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
980                 return 1;
981         if (!inode_write_congested(inode))
982                 return 1;
983         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
984                 return 1;
985         return 0;
986 }
987
988 /*
989  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
990  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
991  * fsync(), msync() or close().
992  *
993  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
994  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
995  * that page is locked, the mapping is pinned.
996  *
997  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
998  * __GFP_FS.
999  */
1000 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1001                                 struct page *page, int error)
1002 {
1003         lock_page(page);
1004         if (page_mapping(page) == mapping)
1005                 mapping_set_error(mapping, error);
1006         unlock_page(page);
1007 }
1008
1009 /* possible outcome of pageout() */
1010 typedef enum {
1011         /* failed to write page out, page is locked */
1012         PAGE_KEEP,
1013         /* move page to the active list, page is locked */
1014         PAGE_ACTIVATE,
1015         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1016         PAGE_SUCCESS,
1017         /* page is clean and locked */
1018         PAGE_CLEAN,
1019 } pageout_t;
1020
1021 /*
1022  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1023  * Calls ->writepage().
1024  */
1025 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
1026 {
1027         /*
1028          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
1029          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1030          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1031          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1032          * PagePrivate for that.
1033          *
1034          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1035          * this page's queue, we can perform writeback even if that
1036          * will block.
1037          *
1038          * If the page is swapcache, write it back even if that would
1039          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1040          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1041          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1042          */
1043         if (!is_page_cache_freeable(page))
1044                 return PAGE_KEEP;
1045         if (!mapping) {
1046                 /*
1047                  * Some data journaling orphaned pages can have
1048                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1049                  */
1050                 if (page_has_private(page)) {
1051                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1052                                 ClearPageDirty(page);
1053                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1054                                 return PAGE_CLEAN;
1055                         }
1056                 }
1057                 return PAGE_KEEP;
1058         }
1059         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1060                 return PAGE_ACTIVATE;
1061         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
1062                 return PAGE_KEEP;
1063
1064         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1065                 int res;
1066                 struct writeback_control wbc = {
1067                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1068                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1069                         .range_start = 0,
1070                         .range_end = LLONG_MAX,
1071                         .for_reclaim = 1,
1072                 };
1073
1074                 SetPageReclaim(page);
1075                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1076                 if (res < 0)
1077                         handle_write_error(mapping, page, res);
1078                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1079                         ClearPageReclaim(page);
1080                         return PAGE_ACTIVATE;
1081                 }
1082
1083                 if (!PageWriteback(page)) {
1084                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1085                         ClearPageReclaim(page);
1086                 }
1087                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1088                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1089                 return PAGE_SUCCESS;
1090         }
1091
1092         return PAGE_CLEAN;
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1097  * gets returned with a refcount of 0.
1098  */
1099 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1100                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1101 {
1102         int refcount;
1103         void *shadow = NULL;
1104
1105         BUG_ON(!PageLocked(page));
1106         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1107
1108         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1109         /*
1110          * The non racy check for a busy page.
1111          *
1112          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1113          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1114          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1115          * here, then the following race may occur:
1116          *
1117          * get_user_pages(&page);
1118          * [user mapping goes away]
1119          * write_to(page);
1120          *                              !PageDirty(page)    [good]
1121          * SetPageDirty(page);
1122          * put_page(page);
1123          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1124          *
1125          * [oops, our write_to data is lost]
1126          *
1127          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1128          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1129          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1130          *
1131          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1132          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1133          */
1134         refcount = 1 + compound_nr(page);
1135         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1136                 goto cannot_free;
1137         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1138         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1139                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1140                 goto cannot_free;
1141         }
1142
1143         if (PageSwapCache(page)) {
1144                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1145                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1146                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1147                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1148                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1149                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1150                 put_swap_page(page, swap);
1151         } else {
1152                 void (*freepage)(struct page *);
1153
1154                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1155                 /*
1156                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1157                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1158                  *
1159                  * But don't store shadows in an address space that is
1160                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1161                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1162                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1163                  * back.
1164                  *
1165                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1166                  * only page cache pages found in these are zero pages
1167                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1168                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1169                  * same address_space.
1170                  */
1171                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1172                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1173                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1174                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1175                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1176
1177                 if (freepage != NULL)
1178                         freepage(page);
1179         }
1180
1181         return 1;
1182
1183 cannot_free:
1184         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1190  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1191  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1192  * this page.
1193  */
1194 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1195 {
1196         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1197                 /*
1198                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1199                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1200                  * atomic operation.
1201                  */
1202                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1203                 return 1;
1204         }
1205         return 0;
1206 }
1207
1208 /**
1209  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1210  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1211  *
1212  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1213  * Page may still be unevictable for other reasons.
1214  *
1215  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1216  */
1217 void putback_lru_page(struct page *page)
1218 {
1219         lru_cache_add(page);
1220         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1221 }
1222
1223 enum page_references {
1224         PAGEREF_RECLAIM,
1225         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1226         PAGEREF_KEEP,
1227         PAGEREF_ACTIVATE,
1228 };
1229
1230 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1231                                                   struct scan_control *sc)
1232 {
1233         int referenced_ptes, referenced_page;
1234         unsigned long vm_flags;
1235
1236         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1237                                           &vm_flags);
1238         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1239
1240         /*
1241          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1242          * move the page to the unevictable list.
1243          */
1244         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1245                 return PAGEREF_RECLAIM;
1246
1247         if (referenced_ptes) {
1248                 /*
1249                  * All mapped pages start out with page table
1250                  * references from the instantiating fault, so we need
1251                  * to look twice if a mapped file page is used more
1252                  * than once.
1253                  *
1254                  * Mark it and spare it for another trip around the
1255                  * inactive list.  Another page table reference will
1256                  * lead to its activation.
1257                  *
1258                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1259                  * so that recently deactivated but used pages are
1260                  * quickly recovered.
1261                  */
1262                 SetPageReferenced(page);
1263
1264                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1265                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1266
1267                 /*
1268                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1269                  */
1270                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1271                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1272
1273                 return PAGEREF_KEEP;
1274         }
1275
1276         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1277         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1278                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1279
1280         return PAGEREF_RECLAIM;
1281 }
1282
1283 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1284 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1285                                        bool *dirty, bool *writeback)
1286 {
1287         struct address_space *mapping;
1288
1289         /*
1290          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1291          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1292          */
1293         if (!page_is_file_lru(page) ||
1294             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1295                 *dirty = false;
1296                 *writeback = false;
1297                 return;
1298         }
1299
1300         /* By default assume that the page flags are accurate */
1301         *dirty = PageDirty(page);
1302         *writeback = PageWriteback(page);
1303
1304         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1305         if (!page_has_private(page))
1306                 return;
1307
1308         mapping = page_mapping(page);
1309         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1310                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1311 }
1312
1313 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1314 {
1315         struct migration_target_control mtc = {
1316                 /*
1317                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1318                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1319                  * instead of migrated.
1320                  */
1321                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1322                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1323                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1324                 .nid = node
1325         };
1326
1327         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1328 }
1329
1330 /*
1331  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1332  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1333  * @demote_pages.
1334  */
1335 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1336                                      struct pglist_data *pgdat)
1337 {
1338         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1339         unsigned int nr_succeeded;
1340         int err;
1341
1342         if (list_empty(demote_pages))
1343                 return 0;
1344
1345         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1346                 return 0;
1347
1348         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1349         err = migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1350                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1351                             &nr_succeeded);
1352
1353         if (current_is_kswapd())
1354                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1355         else
1356                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1357
1358         return nr_succeeded;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1363  */
1364 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1365                                      struct pglist_data *pgdat,
1366                                      struct scan_control *sc,
1367                                      struct reclaim_stat *stat,
1368                                      bool ignore_references)
1369 {
1370         LIST_HEAD(ret_pages);
1371         LIST_HEAD(free_pages);
1372         LIST_HEAD(demote_pages);
1373         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1374         unsigned int pgactivate = 0;
1375         bool do_demote_pass;
1376
1377         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1378         cond_resched();
1379         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1380
1381 retry:
1382         while (!list_empty(page_list)) {
1383                 struct address_space *mapping;
1384                 struct page *page;
1385                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1386                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1387                 unsigned int nr_pages;
1388
1389                 cond_resched();
1390
1391                 page = lru_to_page(page_list);
1392                 list_del(&page->lru);
1393
1394                 if (!trylock_page(page))
1395                         goto keep;
1396
1397                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1398
1399                 nr_pages = compound_nr(page);
1400
1401                 /* Account the number of base pages even though THP */
1402                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1403
1404                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1405                         goto activate_locked;
1406
1407                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1408                         goto keep_locked;
1409
1410                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1411                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1412
1413                 /*
1414                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1415                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1416                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1417                  * is all dirty unqueued pages.
1418                  */
1419                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1420                 if (dirty || writeback)
1421                         stat->nr_dirty++;
1422
1423                 if (dirty && !writeback)
1424                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1425
1426                 /*
1427                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1428                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1429                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1430                  * end of the LRU a second time.
1431                  */
1432                 mapping = page_mapping(page);
1433                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1434                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1435                     (writeback && PageReclaim(page)))
1436                         stat->nr_congested++;
1437
1438                 /*
1439                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1440                  * are three cases to consider.
1441                  *
1442                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1443                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1444                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1445                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1446                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1447                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1448                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1449                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1450                  *    caller can stall after page list has been processed.
1451                  *
1452                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1453                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1454                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1455                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1456                  *    reclaim and continue scanning.
1457                  *
1458                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1459                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1460                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1461                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1462                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1463                  *    would probably show more reasons.
1464                  *
1465                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1466                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1467                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1468                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1469                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1470                  *
1471                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1472                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1473                  * inactive list and refilling from the active list. The
1474                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1475                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1476                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1477                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1478                  * takes to write them to disk.
1479                  */
1480                 if (PageWriteback(page)) {
1481                         /* Case 1 above */
1482                         if (current_is_kswapd() &&
1483                             PageReclaim(page) &&
1484                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1485                                 stat->nr_immediate++;
1486                                 goto activate_locked;
1487
1488                         /* Case 2 above */
1489                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1490                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1491                                 /*
1492                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1493                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1494                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1495                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1496                                  * enough to care.  What we do want is for this
1497                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1498                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1499                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1500                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1501                                  */
1502                                 SetPageReclaim(page);
1503                                 stat->nr_writeback++;
1504                                 goto activate_locked;
1505
1506                         /* Case 3 above */
1507                         } else {
1508                                 unlock_page(page);
1509                                 wait_on_page_writeback(page);
1510                                 /* then go back and try same page again */
1511                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1512                                 continue;
1513                         }
1514                 }
1515
1516                 if (!ignore_references)
1517                         references = page_check_references(page, sc);
1518
1519                 switch (references) {
1520                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1521                         goto activate_locked;
1522                 case PAGEREF_KEEP:
1523                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1524                         goto keep_locked;
1525                 case PAGEREF_RECLAIM:
1526                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1527                         ; /* try to reclaim the page below */
1528                 }
1529
1530                 /*
1531                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1532                  * its contents to another node.
1533                  */
1534                 if (do_demote_pass &&
1535                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1536                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1537                         unlock_page(page);
1538                         continue;
1539                 }
1540
1541                 /*
1542                  * Anonymous process memory has backing store?
1543                  * Try to allocate it some swap space here.
1544                  * Lazyfree page could be freed directly
1545                  */
1546                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1547                         if (!PageSwapCache(page)) {
1548                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1549                                         goto keep_locked;
1550                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1551                                         goto keep_locked;
1552                                 if (PageTransHuge(page)) {
1553                                         /* cannot split THP, skip it */
1554                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1555                                                 goto activate_locked;
1556                                         /*
1557                                          * Split pages without a PMD map right
1558                                          * away. Chances are some or all of the
1559                                          * tail pages can be freed without IO.
1560                                          */
1561                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1562                                             split_huge_page_to_list(page,
1563                                                                     page_list))
1564                                                 goto activate_locked;
1565                                 }
1566                                 if (!add_to_swap(page)) {
1567                                         if (!PageTransHuge(page))
1568                                                 goto activate_locked_split;
1569                                         /* Fallback to swap normal pages */
1570                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1571                                                                     page_list))
1572                                                 goto activate_locked;
1573 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1574                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1575 #endif
1576                                         if (!add_to_swap(page))
1577                                                 goto activate_locked_split;
1578                                 }
1579
1580                                 may_enter_fs = true;
1581
1582                                 /* Adding to swap updated mapping */
1583                                 mapping = page_mapping(page);
1584                         }
1585                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1586                         /* Split file THP */
1587                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1588                                 goto keep_locked;
1589                 }
1590
1591                 /*
1592                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1593                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1594                  *
1595                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1596                  * reach here.
1597                  */
1598                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1599                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1600                         nr_pages = 1;
1601                 }
1602
1603                 /*
1604                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1605                  * processes. Try to unmap it here.
1606                  */
1607                 if (page_mapped(page)) {
1608                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1609                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1610
1611                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1612                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1613
1614                         try_to_unmap(page, flags);
1615                         if (page_mapped(page)) {
1616                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1617                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1618                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1619                                 goto activate_locked;
1620                         }
1621                 }
1622
1623                 if (PageDirty(page)) {
1624                         /*
1625                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1626                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1627                          * injecting inefficient single-page IO into
1628                          * flusher writeback as much as possible: only
1629                          * write pages when we've encountered many
1630                          * dirty pages, and when we've already scanned
1631                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1632                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1633                          */
1634                         if (page_is_file_lru(page) &&
1635                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1636                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1637                                 /*
1638                                  * Immediately reclaim when written back.
1639                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1640                                  * except we already have the page isolated
1641                                  * and know it's dirty
1642                                  */
1643                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1644                                 SetPageReclaim(page);
1645
1646                                 goto activate_locked;
1647                         }
1648
1649                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1650                                 goto keep_locked;
1651                         if (!may_enter_fs)
1652                                 goto keep_locked;
1653                         if (!sc->may_writepage)
1654                                 goto keep_locked;
1655
1656                         /*
1657                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1658                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1659                          * starts and then write it out here.
1660                          */
1661                         try_to_unmap_flush_dirty();
1662                         switch (pageout(page, mapping)) {
1663                         case PAGE_KEEP:
1664                                 goto keep_locked;
1665                         case PAGE_ACTIVATE:
1666                                 goto activate_locked;
1667                         case PAGE_SUCCESS:
1668                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1669
1670                                 if (PageWriteback(page))
1671                                         goto keep;
1672                                 if (PageDirty(page))
1673                                         goto keep;
1674
1675                                 /*
1676                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1677                                  * ahead and try to reclaim the page.
1678                                  */
1679                                 if (!trylock_page(page))
1680                                         goto keep;
1681                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1682                                         goto keep_locked;
1683                                 mapping = page_mapping(page);
1684                                 fallthrough;
1685                         case PAGE_CLEAN:
1686                                 ; /* try to free the page below */
1687                         }
1688                 }
1689
1690                 /*
1691                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1692                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1693                  * the page as well.
1694                  *
1695                  * We do this even if the page is PageDirty().
1696                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1697                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1698                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1699                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1700                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1701                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1702                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1703                  *
1704                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1705                  * the pages which were not successfully invalidated in
1706                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1707                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1708                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1709                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1710                  */
1711                 if (page_has_private(page)) {
1712                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1713                                 goto activate_locked;
1714                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1715                                 unlock_page(page);
1716                                 if (put_page_testzero(page))
1717                                         goto free_it;
1718                                 else {
1719                                         /*
1720                                          * rare race with speculative reference.
1721                                          * the speculative reference will free
1722                                          * this page shortly, so we may
1723                                          * increment nr_reclaimed here (and
1724                                          * leave it off the LRU).
1725                                          */
1726                                         nr_reclaimed++;
1727                                         continue;
1728                                 }
1729                         }
1730                 }
1731
1732                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1733                         /* follow __remove_mapping for reference */
1734                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1735                                 goto keep_locked;
1736                         /*
1737                          * The page has only one reference left, which is
1738                          * from the isolation. After the caller puts the
1739                          * page back on lru and drops the reference, the
1740                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1741                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1742                          * PageDirty here.
1743                          */
1744                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1745                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1746                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1747                                                          sc->target_mem_cgroup))
1748                         goto keep_locked;
1749
1750                 unlock_page(page);
1751 free_it:
1752                 /*
1753                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1754                  * all base pages.
1755                  */
1756                 nr_reclaimed += nr_pages;
1757
1758                 /*
1759                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1760                  * appear not as the counts should be low
1761                  */
1762                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1763                         destroy_compound_page(page);
1764                 else
1765                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1766                 continue;
1767
1768 activate_locked_split:
1769                 /*
1770                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1771                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1772                  */
1773                 if (nr_pages > 1) {
1774                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1775                         nr_pages = 1;
1776                 }
1777 activate_locked:
1778                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1779                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1780                                                 PageMlocked(page)))
1781                         try_to_free_swap(page);
1782                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1783                 if (!PageMlocked(page)) {
1784                         int type = page_is_file_lru(page);
1785                         SetPageActive(page);
1786                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1787                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1788                 }
1789 keep_locked:
1790                 unlock_page(page);
1791 keep:
1792                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1793                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1794         }
1795         /* 'page_list' is always empty here */
1796
1797         /* Migrate pages selected for demotion */
1798         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1799         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1800         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1801                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1802                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1803                 do_demote_pass = false;
1804                 goto retry;
1805         }
1806
1807         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1808
1809         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1810         try_to_unmap_flush();
1811         free_unref_page_list(&free_pages);
1812
1813         list_splice(&ret_pages, page_list);
1814         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1815
1816         return nr_reclaimed;
1817 }
1818
1819 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1820                                             struct list_head *page_list)
1821 {
1822         struct scan_control sc = {
1823                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1824                 .may_unmap = 1,
1825         };
1826         struct reclaim_stat stat;
1827         unsigned int nr_reclaimed;
1828         struct page *page, *next;
1829         LIST_HEAD(clean_pages);
1830         unsigned int noreclaim_flag;
1831
1832         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1833                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1834                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1835                     !PageUnevictable(page)) {
1836                         ClearPageActive(page);
1837                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1838                 }
1839         }
1840
1841         /*
1842          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1843          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1844          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1845          * change in the future.
1846          */
1847         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1848         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1849                                         &stat, true);
1850         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1851
1852         list_splice(&clean_pages, page_list);
1853         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1854                             -(long)nr_reclaimed);
1855         /*
1856          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1857          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1858          * discard so isolated count will be mismatched.
1859          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1860          */
1861         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1862                             stat.nr_lazyfree_fail);
1863         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1864                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1865         return nr_reclaimed;
1866 }
1867
1868 /*
1869  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1870  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1871  */
1872 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1873                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1874 {
1875         int zid;
1876
1877         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1878                 if (!nr_zone_taken[zid])
1879                         continue;
1880
1881                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1882         }
1883
1884 }
1885
1886 /*
1887  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1888  *
1889  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1890  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1891  * and working on them outside the LRU lock.
1892  *
1893  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1894  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1895  *
1896  * Lru_lock must be held before calling this function.
1897  *
1898  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1899  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1900  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1901  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1902  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1903  * @lru:        LRU list id for isolating
1904  *
1905  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1906  */
1907 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1908                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1909                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1910                 enum lru_list lru)
1911 {
1912         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1913         unsigned long nr_taken = 0;
1914         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1915         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1916         unsigned long skipped = 0;
1917         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1918         LIST_HEAD(pages_skipped);
1919
1920         total_scan = 0;
1921         scan = 0;
1922         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1923                 struct list_head *move_to = src;
1924                 struct page *page;
1925
1926                 page = lru_to_page(src);
1927                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1928
1929                 nr_pages = compound_nr(page);
1930                 total_scan += nr_pages;
1931
1932                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1933                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1934                         move_to = &pages_skipped;
1935                         goto move;
1936                 }
1937
1938                 /*
1939                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1940                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1941                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1942                  * pages, triggering a premature OOM.
1943                  * Account all tail pages of THP.
1944                  */
1945                 scan += nr_pages;
1946
1947                 if (!PageLRU(page))
1948                         goto move;
1949                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1950                         goto move;
1951
1952                 /*
1953                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1954                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1955                  * page release code relies on it.
1956                  */
1957                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
1958                         goto move;
1959
1960                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
1961                         /* Another thread is already isolating this page */
1962                         put_page(page);
1963                         goto move;
1964                 }
1965
1966                 nr_taken += nr_pages;
1967                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1968                 move_to = dst;
1969 move:
1970                 list_move(&page->lru, move_to);
1971         }
1972
1973         /*
1974          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1975          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1976          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1977          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1978          * system at risk of premature OOM.
1979          */
1980         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1981                 int zid;
1982
1983                 list_splice(&pages_skipped, src);
1984                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1985                         if (!nr_skipped[zid])
1986                                 continue;
1987
1988                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1989                         skipped += nr_skipped[zid];
1990                 }
1991         }
1992         *nr_scanned = total_scan;
1993         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1994                                     total_scan, skipped, nr_taken,
1995                                     sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED, lru);
1996         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1997         return nr_taken;
1998 }
1999
2000 /**
2001  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2002  * @page: page to isolate from its LRU list
2003  *
2004  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2005  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2006  *
2007  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2008  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2009  *
2010  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2011  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2012  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2013  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2014  *
2015  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2016  * found will be decremented.
2017  *
2018  * Restrictions:
2019  *
2020  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2021  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2022  *     without a stable reference).
2023  * (2) the lru_lock must not be held.
2024  * (3) interrupts must be enabled.
2025  */
2026 int isolate_lru_page(struct page *page)
2027 {
2028         int ret = -EBUSY;
2029
2030         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2031         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2032
2033         if (TestClearPageLRU(page)) {
2034                 struct lruvec *lruvec;
2035
2036                 get_page(page);
2037                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
2038                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2039                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2040                 ret = 0;
2041         }
2042
2043         return ret;
2044 }
2045
2046 /*
2047  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2048  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2049  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2050  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2051  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2052  */
2053 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2054                 struct scan_control *sc)
2055 {
2056         unsigned long inactive, isolated;
2057
2058         if (current_is_kswapd())
2059                 return 0;
2060
2061         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2062                 return 0;
2063
2064         if (file) {
2065                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2066                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2067         } else {
2068                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2069                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2070         }
2071
2072         /*
2073          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2074          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2075          * deadlock.
2076          */
2077         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2078                 inactive >>= 3;
2079
2080         return isolated > inactive;
2081 }
2082
2083 /*
2084  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2085  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2086  *
2087  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2088  */
2089 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2090                                       struct list_head *list)
2091 {
2092         int nr_pages, nr_moved = 0;
2093         LIST_HEAD(pages_to_free);
2094         struct page *page;
2095
2096         while (!list_empty(list)) {
2097                 page = lru_to_page(list);
2098                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2099                 list_del(&page->lru);
2100                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2101                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2102                         putback_lru_page(page);
2103                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2104                         continue;
2105                 }
2106
2107                 /*
2108                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2109                  * Otherwise:
2110                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2111                  *   if !put_page_testzero
2112                  *                                    if (put_page_testzero())
2113                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2114                  *     SetPageLRU()
2115                  *     list_add(&page->lru,)
2116                  *                                        list_add(&page->lru,)
2117                  */
2118                 SetPageLRU(page);
2119
2120                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2121                         __clear_page_lru_flags(page);
2122
2123                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2124                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2125                                 destroy_compound_page(page);
2126                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2127                         } else
2128                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2129
2130                         continue;
2131                 }
2132
2133                 /*
2134                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2135                  * inhibits memcg migration).
2136                  */
2137                 VM_BUG_ON_PAGE(!page_matches_lruvec(page, lruvec), page);
2138                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2139                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2140                 nr_moved += nr_pages;
2141                 if (PageActive(page))
2142                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2143         }
2144
2145         /*
2146          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2147          */
2148         list_splice(&pages_to_free, list);
2149
2150         return nr_moved;
2151 }
2152
2153 /*
2154  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2155  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2156  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2157  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2158  */
2159 static int current_may_throttle(void)
2160 {
2161         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2162                 current->backing_dev_info == NULL ||
2163                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2164 }
2165
2166 /*
2167  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2168  * of reclaimed pages
2169  */
2170 static unsigned long
2171 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2172                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2173 {
2174         LIST_HEAD(page_list);
2175         unsigned long nr_scanned;
2176         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2177         unsigned long nr_taken;
2178         struct reclaim_stat stat;
2179         bool file = is_file_lru(lru);
2180         enum vm_event_item item;
2181         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2182         bool stalled = false;
2183
2184         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2185                 if (stalled)
2186                         return 0;
2187
2188                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2189                 msleep(100);
2190                 stalled = true;
2191
2192                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2193                 if (fatal_signal_pending(current))
2194                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2195         }
2196
2197         lru_add_drain();
2198
2199         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2200
2201         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2202                                      &nr_scanned, sc, lru);
2203
2204         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2205         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2206         if (!cgroup_reclaim(sc))
2207                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2208         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2209         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2210
2211         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2212
2213         if (nr_taken == 0)
2214                 return 0;
2215
2216         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2217
2218         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2219         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2220
2221         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2222         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2223         if (!cgroup_reclaim(sc))
2224                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2225         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2226         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2227         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2228
2229         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2230         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2231         free_unref_page_list(&page_list);
2232
2233         /*
2234          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2235          * implies that flushers are not doing their job. This can
2236          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2237          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2238          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2239          * dirty pages grows not through writes but through memory
2240          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2241          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2242          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2243          */
2244         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2245                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2246
2247         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2248         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2249         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2250         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2251         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2252         sc->nr.taken += nr_taken;
2253         if (file)
2254                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2255
2256         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2257                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2258         return nr_reclaimed;
2259 }
2260
2261 /*
2262  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2263  *
2264  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2265  * processes.
2266  *
2267  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2268  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2269  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2270  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2271  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2272  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2273  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2274  *
2275  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2276  * But we had to alter page->flags anyway.
2277  */
2278 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2279                                struct lruvec *lruvec,
2280                                struct scan_control *sc,
2281                                enum lru_list lru)
2282 {
2283         unsigned long nr_taken;
2284         unsigned long nr_scanned;
2285         unsigned long vm_flags;
2286         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2287         LIST_HEAD(l_active);
2288         LIST_HEAD(l_inactive);
2289         struct page *page;
2290         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2291         unsigned nr_rotated = 0;
2292         int file = is_file_lru(lru);
2293         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2294
2295         lru_add_drain();
2296
2297         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2298
2299         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2300                                      &nr_scanned, sc, lru);
2301
2302         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2303
2304         if (!cgroup_reclaim(sc))
2305                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2306         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2307
2308         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2309
2310         while (!list_empty(&l_hold)) {
2311                 cond_resched();
2312                 page = lru_to_page(&l_hold);
2313                 list_del(&page->lru);
2314
2315                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2316                         putback_lru_page(page);
2317                         continue;
2318                 }
2319
2320                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2321                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2322                                 if (page_has_private(page))
2323                                         try_to_release_page(page, 0);
2324                                 unlock_page(page);
2325                         }
2326                 }
2327
2328                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2329                                     &vm_flags)) {
2330                         /*
2331                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2332                          * give them one more trip around the active list. So
2333                          * that executable code get better chances to stay in
2334                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2335                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2336                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2337                          * so we ignore them here.
2338                          */
2339                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2340                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2341                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2342                                 continue;
2343                         }
2344                 }
2345
2346                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2347                 SetPageWorkingset(page);
2348                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2349         }
2350
2351         /*
2352          * Move pages back to the lru list.
2353          */
2354         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2355
2356         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2357         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2358         /* Keep all free pages in l_active list */
2359         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2360
2361         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2362         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2363
2364         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2365         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2366
2367         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2368         free_unref_page_list(&l_active);
2369         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2370                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2371 }
2372
2373 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2374 {
2375         int nid = NUMA_NO_NODE;
2376         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2377         LIST_HEAD(node_page_list);
2378         struct reclaim_stat dummy_stat;
2379         struct page *page;
2380         unsigned int noreclaim_flag;
2381         struct scan_control sc = {
2382                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2383                 .may_writepage = 1,
2384                 .may_unmap = 1,
2385                 .may_swap = 1,
2386                 .no_demotion = 1,
2387         };
2388
2389         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2390
2391         while (!list_empty(page_list)) {
2392                 page = lru_to_page(page_list);
2393                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2394                         nid = page_to_nid(page);
2395                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2396                 }
2397
2398                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2399                         ClearPageActive(page);
2400                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2401                         continue;
2402                 }
2403
2404                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2405                                                 NODE_DATA(nid),
2406                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2407                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2408                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2409                         list_del(&page->lru);
2410                         putback_lru_page(page);
2411                 }
2412
2413                 nid = NUMA_NO_NODE;
2414         }
2415
2416         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2417                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2418                                                 NODE_DATA(nid),
2419                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2420                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2421                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2422                         list_del(&page->lru);
2423                         putback_lru_page(page);
2424                 }
2425         }
2426
2427         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2428
2429         return nr_reclaimed;
2430 }
2431
2432 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2433                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2434 {
2435         if (is_active_lru(lru)) {
2436                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2437                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2438                 else
2439                         sc->skipped_deactivate = 1;
2440                 return 0;
2441         }
2442
2443         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2448  * to do too much work.
2449  *
2450  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2451  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2452  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2453  *
2454  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2455  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2456  *
2457  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2458  *
2459  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2460  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2461  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2462  *
2463  * total     target    max
2464  * memory    ratio     inactive
2465  * -------------------------------------
2466  *   10MB       1         5MB
2467  *  100MB       1        50MB
2468  *    1GB       3       250MB
2469  *   10GB      10       0.9GB
2470  *  100GB      31         3GB
2471  *    1TB     101        10GB
2472  *   10TB     320        32GB
2473  */
2474 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2475 {
2476         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2477         unsigned long inactive, active;
2478         unsigned long inactive_ratio;
2479         unsigned long gb;
2480
2481         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2482         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2483
2484         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2485         if (gb)
2486                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2487         else
2488                 inactive_ratio = 1;
2489
2490         return inactive * inactive_ratio < active;
2491 }
2492
2493 enum scan_balance {
2494         SCAN_EQUAL,
2495         SCAN_FRACT,
2496         SCAN_ANON,
2497         SCAN_FILE,
2498 };
2499
2500 /*
2501  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2502  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2503  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2504  * onto the active list instead of evict.
2505  *
2506  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2507  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2508  */
2509 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2510                            unsigned long *nr)
2511 {
2512         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2513         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2514         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2515         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2516         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2517         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2518         enum scan_balance scan_balance;
2519         unsigned long ap, fp;
2520         enum lru_list lru;
2521
2522         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2523         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2524                 scan_balance = SCAN_FILE;
2525                 goto out;
2526         }
2527
2528         /*
2529          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2530          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2531          * disable swapping for individual groups completely when
2532          * using the memory controller's swap limit feature would be
2533          * too expensive.
2534          */
2535         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2536                 scan_balance = SCAN_FILE;
2537                 goto out;
2538         }
2539
2540         /*
2541          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2542          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2543          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2544          */
2545         if (!sc->priority && swappiness) {
2546                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2547                 goto out;
2548         }
2549
2550         /*
2551          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2552          */
2553         if (sc->file_is_tiny) {
2554                 scan_balance = SCAN_ANON;
2555                 goto out;
2556         }
2557
2558         /*
2559          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2560          * anything from the anonymous working right now.
2561          */
2562         if (sc->cache_trim_mode) {
2563                 scan_balance = SCAN_FILE;
2564                 goto out;
2565         }
2566
2567         scan_balance = SCAN_FRACT;
2568         /*
2569          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2570          *
2571          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2572          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2573          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2574          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2575          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2576          *
2577          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2578          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2579          * applied, before swappiness.
2580          *
2581          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2582          */
2583         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2584         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2585         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2586         total_cost = anon_cost + file_cost;
2587
2588         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2589         ap /= anon_cost + 1;
2590
2591         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2592         fp /= file_cost + 1;
2593
2594         fraction[0] = ap;
2595         fraction[1] = fp;
2596         denominator = ap + fp;
2597 out:
2598         for_each_evictable_lru(lru) {
2599                 int file = is_file_lru(lru);
2600                 unsigned long lruvec_size;
2601                 unsigned long low, min;
2602                 unsigned long scan;
2603
2604                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2605                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2606                                       &min, &low);
2607
2608                 if (min || low) {
2609                         /*
2610                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2611                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2612                          * setting.
2613                          *
2614                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2615                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2616                          * approach the memory protection threshold, to totally
2617                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2618                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2619                          * also means we simply get no protection at all if we
2620                          * set it too low, which is not ideal.
2621                          *
2622                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2623                          * pressure by how much of the total memory used is
2624                          * within protection thresholds.
2625                          *
2626                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2627                          * we skip over all groups that are within their low
2628                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2629                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2630                          * the best-effort low protection. However, we still
2631                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2632                          * that case instead of simply punishing them all
2633                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2634                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2635                          * again by how much of the total memory used is under
2636                          * hard protection.
2637                          */
2638                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2639                         unsigned long protection;
2640
2641                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2642                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2643                                 protection = low;
2644                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2645                         } else {
2646                                 protection = min;
2647                         }
2648
2649                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2650                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2651
2652                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2653                                 (cgroup_size + 1);
2654
2655                         /*
2656                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2657                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2658                          * sc->priority further than desirable.
2659                          */
2660                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2661                 } else {
2662                         scan = lruvec_size;
2663                 }
2664
2665                 scan >>= sc->priority;
2666
2667                 /*
2668                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2669                  * scrape out the remaining cache.
2670                  */
2671                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2672                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2673
2674                 switch (scan_balance) {
2675                 case SCAN_EQUAL:
2676                         /* Scan lists relative to size */
2677                         break;
2678                 case SCAN_FRACT:
2679                         /*
2680                          * Scan types proportional to swappiness and
2681                          * their relative recent reclaim efficiency.
2682                          * Make sure we don't miss the last page on
2683                          * the offlined memory cgroups because of a
2684                          * round-off error.
2685                          */
2686                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2687                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2688                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2689                                                   denominator);
2690                         break;
2691                 case SCAN_FILE:
2692                 case SCAN_ANON:
2693                         /* Scan one type exclusively */
2694                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2695                                 scan = 0;
2696                         break;
2697                 default:
2698                         /* Look ma, no brain */
2699                         BUG();
2700                 }
2701
2702                 nr[lru] = scan;
2703         }
2704 }
2705
2706 /*
2707  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2708  * ultimately no way to reclaim the memory.
2709  */
2710 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2711                                struct scan_control *sc)
2712 {
2713         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2714         if (total_swap_pages > 0)
2715                 return true;
2716
2717         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2718         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2719 }
2720
2721 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2722 {
2723         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2724         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2725         unsigned long nr_to_scan;
2726         enum lru_list lru;
2727         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2728         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2729         bool proportional_reclaim;
2730         struct blk_plug plug;
2731
2732         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2733
2734         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2735         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2736
2737         /*
2738          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2739          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2740          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2741          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2742          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2743          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2744          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2745          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2746          * dropped to zero at the first pass.
2747          */
2748         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2749                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
2750
2751         blk_start_plug(&plug);
2752         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2753                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2754                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2755                 unsigned long nr_scanned;
2756
2757                 for_each_evictable_lru(lru) {
2758                         if (nr[lru]) {
2759                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2760                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2761
2762                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2763                                                             lruvec, sc);
2764                         }
2765                 }
2766
2767                 cond_resched();
2768
2769                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
2770                         continue;
2771
2772                 /*
2773                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2774                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2775                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2776                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2777                  * proportional to the original scan target.
2778                  */
2779                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2780                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2781
2782                 /*
2783                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2784                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2785                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2786                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2787                  */
2788                 if (!nr_file || !nr_anon)
2789                         break;
2790
2791                 if (nr_file > nr_anon) {
2792                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2793                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2794                         lru = LRU_BASE;
2795                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2796                 } else {
2797                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2798                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2799                         lru = LRU_FILE;
2800                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2801                 }
2802
2803                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2804                 nr[lru] = 0;
2805                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2806
2807                 /*
2808                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2809                  * scan target and the percentage scanning already complete
2810                  */
2811                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2812                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2813                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2814                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2815
2816                 lru += LRU_ACTIVE;
2817                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2818                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2819                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2820         }
2821         blk_finish_plug(&plug);
2822         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2823
2824         /*
2825          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2826          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2827          */
2828         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2829             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2830                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2831                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2832 }
2833
2834 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2835 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2836 {
2837         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2838                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2839                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2840                 return true;
2841
2842         return false;
2843 }
2844
2845 /*
2846  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2847  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2848  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2849  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2850  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2851  */
2852 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2853                                         unsigned long nr_reclaimed,
2854                                         struct scan_control *sc)
2855 {
2856         unsigned long pages_for_compaction;
2857         unsigned long inactive_lru_pages;
2858         int z;
2859
2860         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2861         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2862                 return false;
2863
2864         /*
2865          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2866          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2867          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2868          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2869          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2870          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2871          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2872          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2873          */
2874         if (!nr_reclaimed)
2875                 return false;
2876
2877         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2878         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2879                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2880                 if (!managed_zone(zone))
2881                         continue;
2882
2883                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2884                 case COMPACT_SUCCESS:
2885                 case COMPACT_CONTINUE:
2886                         return false;
2887                 default:
2888                         /* check next zone */
2889                         ;
2890                 }
2891         }
2892
2893         /*
2894          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2895          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2896          */
2897         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2898         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2899         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
2900                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2901
2902         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2903 }
2904
2905 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2906 {
2907         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2908         struct mem_cgroup *memcg;
2909
2910         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2911         do {
2912                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2913                 unsigned long reclaimed;
2914                 unsigned long scanned;
2915
2916                 /*
2917                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
2918                  * aren't eligible for reclaim - either because they
2919                  * don't have any reclaimable pages, or because their
2920                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
2921                  */
2922                 cond_resched();
2923
2924                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
2925
2926                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
2927                         /*
2928                          * Hard protection.
2929                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2930                          */
2931                         continue;
2932                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
2933                         /*
2934                          * Soft protection.
2935                          * Respect the protection only as long as
2936                          * there is an unprotected supply
2937                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2938                          */
2939                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2940                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2941                                 continue;
2942                         }
2943                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2944                 }
2945
2946                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2947                 scanned = sc->nr_scanned;
2948
2949                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2950
2951                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2952                             sc->priority);
2953
2954                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2955                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2956                            sc->nr_scanned - scanned,
2957                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2958
2959         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2960 }
2961
2962 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2963 {
2964         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2965         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2966         struct lruvec *target_lruvec;
2967         bool reclaimable = false;
2968         unsigned long file;
2969
2970         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2971
2972 again:
2973         /*
2974          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
2975          * lruvec stats for heuristics.
2976          */
2977         mem_cgroup_flush_stats();
2978
2979         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2980
2981         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2982         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2983
2984         /*
2985          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2986          */
2987         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2988         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2989         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2990         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2991
2992         /*
2993          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2994          * and file LRU lists.
2995          */
2996         if (!sc->force_deactivate) {
2997                 unsigned long refaults;
2998
2999                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3000                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3001                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3002                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3003                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3004                 else
3005                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3006
3007                 /*
3008                  * When refaults are being observed, it means a new
3009                  * workingset is being established. Deactivate to get
3010                  * rid of any stale active pages quickly.
3011                  */
3012                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3013                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3014                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3015                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3016                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3017                 else
3018                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3019         } else
3020                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3021
3022         /*
3023          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3024          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3025          * anonymous pages.
3026          */
3027         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3028         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3029                 sc->cache_trim_mode = 1;
3030         else
3031                 sc->cache_trim_mode = 0;
3032
3033         /*
3034          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3035          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3036          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3037          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3038          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3039          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3040          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3041          */
3042         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3043                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3044                 unsigned long free, anon;
3045                 int z;
3046
3047                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3048                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3049                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3050
3051                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3052                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3053                         if (!managed_zone(zone))
3054                                 continue;
3055
3056                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3057                 }
3058
3059                 /*
3060                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3061                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3062                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3063                  */
3064                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3065
3066                 sc->file_is_tiny =
3067                         file + free <= total_high_wmark &&
3068                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3069                         anon >> sc->priority;
3070         }
3071
3072         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3073
3074         if (reclaim_state) {
3075                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3076                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3077         }
3078
3079         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3080         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3081                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3082                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3083
3084         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3085                 reclaimable = true;
3086
3087         if (current_is_kswapd()) {
3088                 /*
3089                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3090                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3091                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3092                  * global limits are not being effective at throttling
3093                  * processes due to the page distribution throughout
3094                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3095                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3096                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3097                  * the dirtying process is throttled in the same way
3098                  * balance_dirty_pages() manages.
3099                  *
3100                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3101                  * count the number of pages under pages flagged for
3102                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3103                  * in the nr_immediate check below.
3104                  */
3105                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3106                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3107
3108                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3109                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3110                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3111
3112                 /*
3113                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3114                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3115                  * implies that pages are cycling through the LRU
3116                  * faster than they are written so also forcibly stall.
3117                  */
3118                 if (sc->nr.immediate)
3119                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3120         }
3121
3122         /*
3123          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
3124          * scanned were backed by a congested BDI and
3125          * wait_iff_congested will stall.
3126          *
3127          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3128          * stalling in wait_iff_congested().
3129          */
3130         if ((current_is_kswapd() ||
3131              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3132             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3133                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3134
3135         /*
3136          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
3137          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
3138          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3139          * the LRU too quickly.
3140          */
3141         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3142             !sc->hibernation_mode &&
3143             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3144                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3145
3146         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3147                                     sc))
3148                 goto again;
3149
3150         /*
3151          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3152          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3153          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3154          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3155          */
3156         if (reclaimable)
3157                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3158 }
3159
3160 /*
3161  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3162  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3163  * should reclaim first.
3164  */
3165 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3166 {
3167         unsigned long watermark;
3168         enum compact_result suitable;
3169
3170         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3171         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3172                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3173                 return true;
3174         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3175                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3176                 return false;
3177
3178         /*
3179          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3180          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3181          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3182          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3183          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3184          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3185          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3186          */
3187         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3188
3189         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3194  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3195  * request.
3196  *
3197  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3198  * scan then give up on it.
3199  */
3200 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3201 {
3202         struct zoneref *z;
3203         struct zone *zone;
3204         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3205         unsigned long nr_soft_scanned;
3206         gfp_t orig_mask;
3207         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3208
3209         /*
3210          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3211          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3212          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3213          */
3214         orig_mask = sc->gfp_mask;
3215         if (buffer_heads_over_limit) {
3216                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3217                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3218         }
3219
3220         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3221                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3222                 /*
3223                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3224                  * to global LRU.
3225                  */
3226                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3227                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3228                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3229                                 continue;
3230
3231                         /*
3232                          * If we already have plenty of memory free for
3233                          * compaction in this zone, don't free any more.
3234                          * Even though compaction is invoked for any
3235                          * non-zero order, only frequent costly order
3236                          * reclamation is disruptive enough to become a
3237                          * noticeable problem, like transparent huge
3238                          * page allocations.
3239                          */
3240                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3241                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3242                             compaction_ready(zone, sc)) {
3243                                 sc->compaction_ready = true;
3244                                 continue;
3245                         }
3246
3247                         /*
3248                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3249                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3250                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3251                          * the user prefers lower zones being preserved.
3252                          */
3253                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3254                                 continue;
3255
3256                         /*
3257                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3258                          * and returns the number of reclaimed pages and
3259                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3260                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3261                          */
3262                         nr_soft_scanned = 0;
3263                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3264                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3265                                                 &nr_soft_scanned);
3266                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3267                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3268                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3269                 }
3270
3271                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3272                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3273                         continue;
3274                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3275                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3276         }
3277
3278         /*
3279          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3280          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3281          */
3282         sc->gfp_mask = orig_mask;
3283 }
3284
3285 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3286 {
3287         struct lruvec *target_lruvec;
3288         unsigned long refaults;
3289
3290         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3291         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3292         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3293         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3294         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3295 }
3296
3297 /*
3298  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3299  *
3300  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3301  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3302  *
3303  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3304  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3305  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3306  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3307  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3308  * work, and the allocation attempt will fail.
3309  *
3310  * returns:     0, if no pages reclaimed
3311  *              else, the number of pages reclaimed
3312  */
3313 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3314                                           struct scan_control *sc)
3315 {
3316         int initial_priority = sc->priority;
3317         pg_data_t *last_pgdat;
3318         struct zoneref *z;
3319         struct zone *zone;
3320 retry:
3321         delayacct_freepages_start();
3322
3323         if (!cgroup_reclaim(sc))
3324                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3325
3326         do {
3327                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3328                                 sc->priority);
3329                 sc->nr_scanned = 0;
3330                 shrink_zones(zonelist, sc);
3331
3332                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3333                         break;
3334
3335                 if (sc->compaction_ready)
3336                         break;
3337
3338                 /*
3339                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3340                  * writepage even in laptop mode.
3341                  */
3342                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3343                         sc->may_writepage = 1;
3344         } while (--sc->priority >= 0);
3345
3346         last_pgdat = NULL;
3347         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3348                                         sc->nodemask) {
3349                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3350                         continue;
3351                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3352
3353                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3354
3355                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3356                         struct lruvec *lruvec;
3357
3358                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3359                                                    zone->zone_pgdat);
3360                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3361                 }
3362         }
3363
3364         delayacct_freepages_end();
3365
3366         if (sc->nr_reclaimed)
3367                 return sc->nr_reclaimed;
3368
3369         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3370         if (sc->compaction_ready)
3371                 return 1;
3372
3373         /*
3374          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3375          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3376          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3377          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3378          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3379          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3380          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3381          */
3382         if (sc->skipped_deactivate) {
3383                 sc->priority = initial_priority;
3384                 sc->force_deactivate = 1;
3385                 sc->skipped_deactivate = 0;
3386                 goto retry;
3387         }
3388
3389         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3390         if (sc->memcg_low_skipped) {
3391                 sc->priority = initial_priority;
3392                 sc->force_deactivate = 0;
3393                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3394                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3395                 goto retry;
3396         }
3397
3398         return 0;
3399 }
3400
3401 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3402 {
3403         struct zone *zone;
3404         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3405         unsigned long free_pages = 0;
3406         int i;
3407         bool wmark_ok;
3408
3409         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3410                 return true;
3411
3412         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3413                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3414                 if (!managed_zone(zone))
3415                         continue;
3416
3417                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3418                         continue;
3419
3420                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3421                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3422         }
3423
3424         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3425         if (!pfmemalloc_reserve)
3426                 return true;
3427
3428         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3429
3430         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3431         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3432                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3433                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3434
3435                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3436         }
3437
3438         return wmark_ok;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3443  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3444  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3445  * when the low watermark is reached.
3446  *
3447  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3448  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3449  */
3450 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3451                                         nodemask_t *nodemask)
3452 {
3453         struct zoneref *z;
3454         struct zone *zone;
3455         pg_data_t *pgdat = NULL;
3456
3457         /*
3458          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3459          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3460          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3461          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3462          * processes to block on log_wait_commit().
3463          */
3464         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3465                 goto out;
3466
3467         /*
3468          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3469          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3470          */
3471         if (fatal_signal_pending(current))
3472                 goto out;
3473
3474         /*
3475          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3476          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3477          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3478          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3479          *
3480          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3481          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3482          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3483          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3484          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3485          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3486          * should make reasonable progress.
3487          */
3488         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3489                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3490                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3491                         continue;
3492
3493                 /* Throttle based on the first usable node */
3494                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3495                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3496                         goto out;
3497                 break;
3498         }
3499
3500         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3501         if (!pgdat)
3502                 goto out;
3503
3504         /* Account for the throttling */
3505         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3506
3507         /*
3508          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3509          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3510          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3511          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3512          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3513          * second before continuing.
3514          */
3515         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3516                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3517                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3518         else
3519                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3520                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3521                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3522
3523         if (fatal_signal_pending(current))
3524                 return true;
3525
3526 out:
3527         return false;
3528 }
3529
3530 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3531                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3532 {
3533         unsigned long nr_reclaimed;
3534         struct scan_control sc = {
3535                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3536                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3537                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3538                 .order = order,
3539                 .nodemask = nodemask,
3540                 .priority = DEF_PRIORITY,
3541                 .may_writepage = !laptop_mode,
3542                 .may_unmap = 1,
3543                 .may_swap = 1,
3544         };
3545
3546         /*
3547          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3548          * Confirm they are large enough for max values.
3549          */
3550         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3551         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3552         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3553
3554         /*
3555          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3556          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3557          * point.
3558          */
3559         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3560                 return 1;
3561
3562         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3563         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3564
3565         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3566
3567         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3568         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3569
3570         return nr_reclaimed;
3571 }
3572
3573 #ifdef CONFIG_MEMCG
3574
3575 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3576 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3577                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3578                                                 pg_data_t *pgdat,
3579                                                 unsigned long *nr_scanned)
3580 {
3581         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3582         struct scan_control sc = {
3583                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3584                 .target_mem_cgroup = memcg,
3585                 .may_writepage = !laptop_mode,
3586                 .may_unmap = 1,
3587                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3588                 .may_swap = !noswap,
3589         };
3590
3591         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3592
3593         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3594                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3595
3596         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3597                                                       sc.gfp_mask);
3598
3599         /*
3600          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3601          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3602          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3603          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3604          * the priority and make it zero.
3605          */
3606         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3607
3608         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3609
3610         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3611
3612         return sc.nr_reclaimed;
3613 }
3614
3615 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3616                                            unsigned long nr_pages,
3617                                            gfp_t gfp_mask,
3618                                            bool may_swap)
3619 {
3620         unsigned long nr_reclaimed;
3621         unsigned int noreclaim_flag;
3622         struct scan_control sc = {
3623                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3624                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3625                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3626                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3627                 .target_mem_cgroup = memcg,
3628                 .priority = DEF_PRIORITY,
3629                 .may_writepage = !laptop_mode,
3630                 .may_unmap = 1,
3631                 .may_swap = may_swap,
3632         };
3633         /*
3634          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3635          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3636          * the reclaim does not bail out early.
3637          */
3638         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3639
3640         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3641         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3642         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3643
3644         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3645
3646         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3647         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3648         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3649
3650         return nr_reclaimed;
3651 }
3652 #endif
3653
3654 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3655                                 struct scan_control *sc)
3656 {
3657         struct mem_cgroup *memcg;
3658         struct lruvec *lruvec;
3659
3660         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3661                 return;
3662
3663         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3664         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3665                 return;
3666
3667         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3668         do {
3669                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3670                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3671                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3672                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3673         } while (memcg);
3674 }
3675
3676 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3677 {
3678         int i;
3679         struct zone *zone;
3680
3681         /*
3682          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3683          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3684          * should not be checked at the same time as reclaim would
3685          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3686          * zone is balanced.
3687          */
3688         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3689                 zone = pgdat->node_zones + i;
3690                 if (!managed_zone(zone))
3691                         continue;
3692
3693                 if (zone->watermark_boost)
3694                         return true;
3695         }
3696
3697         return false;
3698 }
3699
3700 /*
3701  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3702  * and highest_zoneidx
3703  */
3704 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3705 {
3706         int i;
3707         unsigned long mark = -1;
3708         struct zone *zone;
3709
3710         /*
3711          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3712          * meet watermarks.
3713          */
3714         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3715                 zone = pgdat->node_zones + i;
3716
3717                 if (!managed_zone(zone))
3718                         continue;
3719
3720                 mark = high_wmark_pages(zone);
3721                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3722                         return true;
3723         }
3724
3725         /*
3726          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3727          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3728          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3729          */
3730         if (mark == -1)
3731                 return true;
3732
3733         return false;
3734 }
3735
3736 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3737 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3738 {
3739         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3740
3741         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3742         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3743         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3744 }
3745
3746 /*
3747  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3748  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3749  *
3750  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3751  */
3752 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3753                                 int highest_zoneidx)
3754 {
3755         /*
3756          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3757          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3758          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3759          * throttled. There is also a potential race if processes get
3760          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3761          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3762          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3763          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3764          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3765          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3766          * that here we are under prepare_to_wait().
3767          */
3768         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3769                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3770
3771         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3772         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3773                 return true;
3774
3775         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3776                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3777                 return true;
3778         }
3779
3780         return false;
3781 }
3782
3783 /*
3784  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3785  * zone that is currently unbalanced.
3786  *
3787  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3788  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3789  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3790  */
3791 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3792                                struct scan_control *sc)
3793 {
3794         struct zone *zone;
3795         int z;
3796
3797         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3798         sc->nr_to_reclaim = 0;
3799         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3800                 zone = pgdat->node_zones + z;
3801                 if (!managed_zone(zone))
3802                         continue;
3803
3804                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3805         }
3806
3807         /*
3808          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3809          * now pressure is applied based on node LRU order.
3810          */
3811         shrink_node(pgdat, sc);
3812
3813         /*
3814          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3815          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3816          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3817          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3818          * can direct reclaim/compact.
3819          */
3820         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3821                 sc->order = 0;
3822
3823         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3824 }
3825
3826 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
3827 static inline void
3828 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
3829 {
3830         int i;
3831         struct zone *zone;
3832
3833         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3834                 zone = pgdat->node_zones + i;
3835
3836                 if (!managed_zone(zone))
3837                         continue;
3838
3839                 if (active)
3840                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3841                 else
3842                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3843         }
3844 }
3845
3846 static inline void
3847 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3848 {
3849         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
3850 }
3851
3852 static inline void
3853 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3854 {
3855         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
3856 }
3857
3858 /*
3859  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3860  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3861  * balanced.
3862  *
3863  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3864  *
3865  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3866  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3867  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3868  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3869  * balanced.
3870  */
3871 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3872 {
3873         int i;
3874         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3875         unsigned long nr_soft_scanned;
3876         unsigned long pflags;
3877         unsigned long nr_boost_reclaim;
3878         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3879         bool boosted;
3880         struct zone *zone;
3881         struct scan_control sc = {
3882                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3883                 .order = order,
3884                 .may_unmap = 1,
3885         };
3886
3887         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3888         psi_memstall_enter(&pflags);
3889         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
3890
3891         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3892
3893         /*
3894          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3895          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3896          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3897          */
3898         nr_boost_reclaim = 0;
3899         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3900                 zone = pgdat->node_zones + i;
3901                 if (!managed_zone(zone))
3902                         continue;
3903
3904                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3905                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3906         }
3907         boosted = nr_boost_reclaim;
3908
3909 restart:
3910         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3911         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3912         do {
3913                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3914                 bool raise_priority = true;
3915                 bool balanced;
3916                 bool ret;
3917
3918                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
3919
3920                 /*
3921                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3922                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3923                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3924                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3925                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3926                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3927                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3928                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3929                  */
3930                 if (buffer_heads_over_limit) {
3931                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3932                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3933                                 if (!managed_zone(zone))
3934                                         continue;
3935
3936                                 sc.reclaim_idx = i;
3937                                 break;
3938                         }
3939                 }
3940
3941                 /*
3942                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3943                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3944                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3945                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3946                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3947                  */
3948                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
3949                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3950                         nr_boost_reclaim = 0;
3951                         goto restart;
3952                 }
3953
3954                 /*
3955                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3956                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3957                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3958                  */
3959                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3960                         goto out;
3961
3962                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3963                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3964                         raise_priority = false;
3965
3966                 /*
3967                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3968                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3969                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3970                  * reclaim will be aborted.
3971                  */
3972                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3973                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3974
3975                 /*
3976                  * Do some background aging of the anon list, to give
3977                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3978                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3979                  * about consistent aging.
3980                  */
3981                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3982
3983                 /*
3984                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3985                  * even in laptop mode.
3986                  */
3987                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3988                         sc.may_writepage = 1;
3989
3990                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3991                 sc.nr_scanned = 0;
3992                 nr_soft_scanned = 0;
3993                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3994                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3995                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3996
3997                 /*
3998                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3999                  * enough pages are already being scanned that that high
4000                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4001                  */
4002                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4003                         raise_priority = false;
4004
4005                 /*
4006                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4007                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4008                  * able to safely make forward progress. Wake them
4009                  */
4010                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4011                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4012                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4013
4014                 /* Check if kswapd should be suspending */
4015                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4016                 ret = try_to_freeze();
4017                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4018                 if (ret || kthread_should_stop())
4019                         break;
4020
4021                 /*
4022                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4023                  * progress in reclaiming pages
4024                  */
4025                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4026                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4027
4028                 /*
4029                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4030                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4031                  * extreme circumstances.
4032                  */
4033                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4034                         break;
4035
4036                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4037                         sc.priority--;
4038         } while (sc.priority >= 1);
4039
4040         if (!sc.nr_reclaimed)
4041                 pgdat->kswapd_failures++;
4042
4043 out:
4044         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4045
4046         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4047         if (boosted) {
4048                 unsigned long flags;
4049
4050                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4051                         if (!zone_boosts[i])
4052                                 continue;
4053
4054                         /* Increments are under the zone lock */
4055                         zone = pgdat->node_zones + i;
4056                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4057                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4058                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4059                 }
4060
4061                 /*
4062                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4063                  * pageblocks.
4064                  */
4065                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4066         }
4067
4068         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4069         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4070         psi_memstall_leave(&pflags);
4071         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4072
4073         /*
4074          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4075          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4076          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4077          * remain at the higher level.
4078          */
4079         return sc.order;
4080 }
4081
4082 /*
4083  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4084  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4085  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4086  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4087  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4088  */
4089 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4090                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4091 {
4092         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4093
4094         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4095 }
4096
4097 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4098                                 unsigned int highest_zoneidx)
4099 {
4100         long remaining = 0;
4101         DEFINE_WAIT(wait);
4102
4103         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4104                 return;
4105
4106         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4107
4108         /*
4109          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4110          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4111          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4112          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4113          * succeed.
4114          */
4115         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4116                 /*
4117                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4118                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4119                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4120                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4121                  */
4122                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4123
4124                 /*
4125                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4126                  * allocation of the requested order possible.
4127                  */
4128                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4129
4130                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4131
4132                 /*
4133                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4134                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4135                  * the previous request that slept prematurely.
4136                  */
4137                 if (remaining) {
4138                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4139                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4140                                                         highest_zoneidx));
4141
4142                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4143                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4144                 }
4145
4146                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4147                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4148         }
4149
4150         /*
4151          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4152          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4153          */
4154         if (!remaining &&
4155             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4156                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4157
4158                 /*
4159                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4160                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4161                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4162                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4163                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4164                  * them before going back to sleep.
4165                  */
4166                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4167
4168                 if (!kthread_should_stop())
4169                         schedule();
4170
4171                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4172         } else {
4173                 if (remaining)
4174                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4175                 else
4176                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4177         }
4178         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4179 }
4180
4181 /*
4182  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4183  * from the init process.
4184  *
4185  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4186  * free memory available even if there is no other activity
4187  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4188  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4189  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4190  *
4191  * If there are applications that are active memory-allocators
4192  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4193  */
4194 static int kswapd(void *p)
4195 {
4196         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4197         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4198         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4199         struct task_struct *tsk = current;
4200         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4201
4202         if (!cpumask_empty(cpumask))
4203                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4204
4205         /*
4206          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4207          * and that if we need more memory we should get access to it
4208          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4209          * never get caught in the normal page freeing logic.
4210          *
4211          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4212          * you need a small amount of memory in order to be able to
4213          * page out something else, and this flag essentially protects
4214          * us from recursively trying to free more memory as we're
4215          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4216          */
4217         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4218         set_freezable();
4219
4220         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4221         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4222         for ( ; ; ) {
4223                 bool ret;
4224
4225                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4226                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4227                                                         highest_zoneidx);
4228
4229 kswapd_try_sleep:
4230                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4231                                         highest_zoneidx);
4232
4233                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4234                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4235                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4236                                                         highest_zoneidx);
4237                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4238                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4239
4240                 ret = try_to_freeze();
4241                 if (kthread_should_stop())
4242                         break;
4243
4244                 /*
4245                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4246                  * after returning from the refrigerator
4247                  */
4248                 if (ret)
4249                         continue;
4250
4251                 /*
4252                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4253                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4254                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4255                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4256                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4257                  * request (alloc_order).
4258                  */
4259                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4260                                                 alloc_order);
4261                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4262                                                 highest_zoneidx);
4263                 if (reclaim_order < alloc_order)
4264                         goto kswapd_try_sleep;
4265         }
4266
4267         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4268
4269         return 0;
4270 }
4271
4272 /*
4273  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4274  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4275  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4276  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4277  * needed.
4278  */
4279 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4280                    enum zone_type highest_zoneidx)
4281 {
4282         pg_data_t *pgdat;
4283         enum zone_type curr_idx;
4284
4285         if (!managed_zone(zone))
4286                 return;
4287
4288         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4289                 return;
4290
4291         pgdat = zone->zone_pgdat;
4292         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4293
4294         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4295                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4296
4297         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4298                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4299
4300         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4301                 return;
4302
4303         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4304         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4305             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4306              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4307                 /*
4308                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4309                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4310                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4311                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4312                  * ratelimit its work.
4313                  */
4314                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4315                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4316                 return;
4317         }
4318
4319         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4320                                       gfp_flags);
4321         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4322 }
4323
4324 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4325 /*
4326  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4327  * freed pages.
4328  *
4329  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4330  * LRU order by reclaiming preferentially
4331  * inactive > active > active referenced > active mapped
4332  */
4333 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4334 {
4335         struct scan_control sc = {
4336                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4337                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4338                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4339                 .priority = DEF_PRIORITY,
4340                 .may_writepage = 1,
4341                 .may_unmap = 1,
4342                 .may_swap = 1,
4343                 .hibernation_mode = 1,
4344         };
4345         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4346         unsigned long nr_reclaimed;
4347         unsigned int noreclaim_flag;
4348
4349         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4350         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4351         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4352
4353         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4354
4355         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4356         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4357         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4358
4359         return nr_reclaimed;
4360 }
4361 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4362
4363 /*
4364  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4365  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4366  */
4367 void kswapd_run(int nid)
4368 {
4369         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4370
4371         if (pgdat->kswapd)
4372                 return;
4373
4374         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4375         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4376                 /* failure at boot is fatal */
4377                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4378                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4379                 pgdat->kswapd = NULL;
4380         }
4381 }
4382
4383 /*
4384  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4385  * hold mem_hotplug_begin/end().
4386  */
4387 void kswapd_stop(int nid)
4388 {
4389         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4390
4391         if (kswapd) {
4392                 kthread_stop(kswapd);
4393                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4394         }
4395 }
4396
4397 static int __init kswapd_init(void)
4398 {
4399         int nid;
4400
4401         swap_setup();
4402         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4403                 kswapd_run(nid);
4404         return 0;
4405 }
4406
4407 module_init(kswapd_init)
4408
4409 #ifdef CONFIG_NUMA
4410 /*
4411  * Node reclaim mode
4412  *
4413  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4414  * the watermarks.
4415  */
4416 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4417
4418 /*
4419  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4420  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4421  * a zone.
4422  */
4423 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4424
4425 /*
4426  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4427  * occur.
4428  */
4429 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4430
4431 /*
4432  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4433  * slab reclaim needs to occur.
4434  */
4435 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4436
4437 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4438 {
4439         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4440         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4441                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4442
4443         /*
4444          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4445          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4446          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4447          */
4448         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4449 }
4450
4451 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4452 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4453 {
4454         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4455         unsigned long delta = 0;
4456
4457         /*
4458          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4459          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4460          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4461          * a better estimate
4462          */
4463         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4464                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4465         else
4466                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4467
4468         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4469         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4470                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4471
4472         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4473         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4474                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4475
4476         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4477 }
4478
4479 /*
4480  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4481  */
4482 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4483 {
4484         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4485         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4486         struct task_struct *p = current;
4487         unsigned int noreclaim_flag;
4488         struct scan_control sc = {
4489                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4490                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4491                 .order = order,
4492                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4493                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4494                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4495                 .may_swap = 1,
4496                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4497         };
4498         unsigned long pflags;
4499
4500         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4501                                            sc.gfp_mask);
4502
4503         cond_resched();
4504         psi_memstall_enter(&pflags);
4505         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4506         /*
4507          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4508          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4509          * and RECLAIM_UNMAP.
4510          */
4511         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4512         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4513         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4514
4515         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4516                 /*
4517                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4518                  * priorities until we have enough memory freed.
4519                  */
4520                 do {
4521                         shrink_node(pgdat, &sc);
4522                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4523         }
4524
4525         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4526         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4527         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4528         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4529         psi_memstall_leave(&pflags);
4530
4531         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4532
4533         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4534 }
4535
4536 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4537 {
4538         int ret;
4539
4540         /*
4541          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4542          * slab pages if we are over the defined limits.
4543          *
4544          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4545          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4546          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4547          * if less than a specified percentage of the node is used by
4548          * unmapped file backed pages.
4549          */
4550         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4551             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4552             pgdat->min_slab_pages)
4553                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4554
4555         /*
4556          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4557          */
4558         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4559                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4560
4561         /*
4562          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4563          * have associated processors. This will favor the local processor
4564          * over remote processors and spread off node memory allocations
4565          * as wide as possible.
4566          */
4567         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4568                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4569
4570         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4571                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4572
4573         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4574         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4575
4576         if (!ret)
4577                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4578
4579         return ret;
4580 }
4581 #endif
4582
4583 /**
4584  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4585  * appropriate zone lru list
4586  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4587  *
4588  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4589  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4590  * should be only used for lru pages.
4591  */
4592 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4593 {
4594         struct lruvec *lruvec = NULL;
4595         int pgscanned = 0;
4596         int pgrescued = 0;
4597         int i;
4598
4599         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4600                 struct page *page = pvec->pages[i];
4601                 int nr_pages;
4602
4603                 if (PageTransTail(page))
4604                         continue;
4605
4606                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4607                 pgscanned += nr_pages;
4608
4609                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4610                 if (!TestClearPageLRU(page))
4611                         continue;
4612
4613                 lruvec = relock_page_lruvec_irq(page, lruvec);
4614                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4615                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4616                         ClearPageUnevictable(page);
4617                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4618                         pgrescued += nr_pages;
4619                 }
4620                 SetPageLRU(page);
4621         }
4622
4623         if (lruvec) {
4624                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4625                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4626                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4627         } else if (pgscanned) {
4628                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4629         }
4630 }
4631 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);