360aab17d0e884eeb31934f495ee2cb4c500c485
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /*
92          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
93          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
94          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
95          */
96         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
97         unsigned int memcg_low_skipped:1;
98
99         unsigned int hibernation_mode:1;
100
101         /* One of the zones is ready for compaction */
102         unsigned int compaction_ready:1;
103
104         /* Allocation order */
105         s8 order;
106
107         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
108         s8 priority;
109
110         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
111         s8 reclaim_idx;
112
113         /* This context's GFP mask */
114         gfp_t gfp_mask;
115
116         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
117         unsigned long nr_scanned;
118
119         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
120         unsigned long nr_reclaimed;
121
122         struct {
123                 unsigned int dirty;
124                 unsigned int unqueued_dirty;
125                 unsigned int congested;
126                 unsigned int writeback;
127                 unsigned int immediate;
128                 unsigned int file_taken;
129                 unsigned int taken;
130         } nr;
131
132         /* for recording the reclaimed slab by now */
133         struct reclaim_state reclaim_state;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
175                                    struct reclaim_state *rs)
176 {
177         /* Check for an overwrite */
178         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
179
180         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
181         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
182
183         task->reclaim_state = rs;
184 }
185
186 static LIST_HEAD(shrinker_list);
187 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
188
189 #ifdef CONFIG_MEMCG
190 /*
191  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
192  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
193  * for the shrinker, since we don't want to impose
194  * restrictions on their internal registration order.
195  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
196  * bit is set in the shrinkers map.
197  *
198  * This value is used by the function to detect registering
199  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
200  */
201 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
202
203 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
204 static int shrinker_nr_max;
205
206 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
207 {
208         int id, ret = -ENOMEM;
209
210         down_write(&shrinker_rwsem);
211         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
212         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
213         if (id < 0)
214                 goto unlock;
215
216         if (id >= shrinker_nr_max) {
217                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
218                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
219                         goto unlock;
220                 }
221
222                 shrinker_nr_max = id + 1;
223         }
224         shrinker->id = id;
225         ret = 0;
226 unlock:
227         up_write(&shrinker_rwsem);
228         return ret;
229 }
230
231 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         int id = shrinker->id;
234
235         BUG_ON(id < 0);
236
237         down_write(&shrinker_rwsem);
238         idr_remove(&shrinker_idr, id);
239         up_write(&shrinker_rwsem);
240 }
241
242 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
261 {
262         if (!cgroup_reclaim(sc))
263                 return true;
264 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
265         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
266                 return true;
267 #endif
268         return false;
269 }
270
271 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
272                                 struct mem_cgroup *memcg,
273                                 bool congested)
274 {
275         struct mem_cgroup_per_node *mn;
276
277         if (!memcg)
278                 return;
279
280         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
281         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
282 }
283
284 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
285                         struct mem_cgroup *memcg)
286 {
287         struct mem_cgroup_per_node *mn;
288
289         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
290         return READ_ONCE(mn->congested);
291
292 }
293 #else
294 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
295 {
296         return 0;
297 }
298
299 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
300 {
301 }
302
303 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
304 {
305         return false;
306 }
307
308 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
309 {
310         return true;
311 }
312
313 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
314                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
315 {
316 }
317
318 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
319                         struct mem_cgroup *memcg)
320 {
321         return false;
322
323 }
324 #endif
325
326 /*
327  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
328  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
329  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
330  */
331 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
332 {
333         unsigned long nr;
334
335         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
336                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
337         if (get_nr_swap_pages() > 0)
338                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
339                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
340
341         return nr;
342 }
343
344 /**
345  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
346  * @lruvec: lru vector
347  * @lru: lru to use
348  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
349  */
350 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
351 {
352         unsigned long size = 0;
353         int zid;
354
355         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
356                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
357
358                 if (!managed_zone(zone))
359                         continue;
360
361                 if (!mem_cgroup_disabled())
362                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
363                 else
364                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
365         }
366         return size;
367 }
368
369 /*
370  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
371  */
372 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
373 {
374         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
375
376         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
377                 size *= nr_node_ids;
378
379         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
380         if (!shrinker->nr_deferred)
381                 return -ENOMEM;
382
383         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
384                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
385                         goto free_deferred;
386         }
387
388         return 0;
389
390 free_deferred:
391         kfree(shrinker->nr_deferred);
392         shrinker->nr_deferred = NULL;
393         return -ENOMEM;
394 }
395
396 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
397 {
398         if (!shrinker->nr_deferred)
399                 return;
400
401         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
402                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
403
404         kfree(shrinker->nr_deferred);
405         shrinker->nr_deferred = NULL;
406 }
407
408 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
409 {
410         down_write(&shrinker_rwsem);
411         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
412 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
413         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
414                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
415 #endif
416         up_write(&shrinker_rwsem);
417 }
418
419 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
420 {
421         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
422
423         if (err)
424                 return err;
425         register_shrinker_prepared(shrinker);
426         return 0;
427 }
428 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
429
430 /*
431  * Remove one
432  */
433 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
434 {
435         if (!shrinker->nr_deferred)
436                 return;
437         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
438                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
439         down_write(&shrinker_rwsem);
440         list_del(&shrinker->list);
441         up_write(&shrinker_rwsem);
442         kfree(shrinker->nr_deferred);
443         shrinker->nr_deferred = NULL;
444 }
445 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
446
447 #define SHRINK_BATCH 128
448
449 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
450                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
451 {
452         unsigned long freed = 0;
453         unsigned long long delta;
454         long total_scan;
455         long freeable;
456         long nr;
457         long new_nr;
458         int nid = shrinkctl->nid;
459         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
460                                           : SHRINK_BATCH;
461         long scanned = 0, next_deferred;
462
463         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
464                 nid = 0;
465
466         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
467         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
468                 return freeable;
469
470         /*
471          * copy the current shrinker scan count into a local variable
472          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
473          * don't also do this scanning work.
474          */
475         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
476
477         total_scan = nr;
478         if (shrinker->seeks) {
479                 delta = freeable >> priority;
480                 delta *= 4;
481                 do_div(delta, shrinker->seeks);
482         } else {
483                 /*
484                  * These objects don't require any IO to create. Trim
485                  * them aggressively under memory pressure to keep
486                  * them from causing refetches in the IO caches.
487                  */
488                 delta = freeable / 2;
489         }
490
491         total_scan += delta;
492         if (total_scan < 0) {
493                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
494                        shrinker->scan_objects, total_scan);
495                 total_scan = freeable;
496                 next_deferred = nr;
497         } else
498                 next_deferred = total_scan;
499
500         /*
501          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
502          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
503          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
504          * nr being built up so when a shrink that can do some work
505          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
506          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
507          * memory.
508          *
509          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
510          * a large delta change is calculated directly.
511          */
512         if (delta < freeable / 4)
513                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
514
515         /*
516          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
517          * never try to free more than twice the estimate number of
518          * freeable entries.
519          */
520         if (total_scan > freeable * 2)
521                 total_scan = freeable * 2;
522
523         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
524                                    freeable, delta, total_scan, priority);
525
526         /*
527          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
528          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
529          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
530          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
531          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
532          * objects spread over several slabs with usage less than the
533          * batch_size.
534          *
535          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
536          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
537          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
538          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
539          * possible.
540          */
541         while (total_scan >= batch_size ||
542                total_scan >= freeable) {
543                 unsigned long ret;
544                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
545
546                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
547                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
548                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
549                 if (ret == SHRINK_STOP)
550                         break;
551                 freed += ret;
552
553                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
554                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
555                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
556
557                 cond_resched();
558         }
559
560         if (next_deferred >= scanned)
561                 next_deferred -= scanned;
562         else
563                 next_deferred = 0;
564         /*
565          * move the unused scan count back into the shrinker in a
566          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
567          * scan, there is no need to do an update.
568          */
569         if (next_deferred > 0)
570                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
571                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
572         else
573                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
574
575         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
576         return freed;
577 }
578
579 #ifdef CONFIG_MEMCG
580 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
581                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
582 {
583         struct memcg_shrinker_map *map;
584         unsigned long ret, freed = 0;
585         int i;
586
587         if (!mem_cgroup_online(memcg))
588                 return 0;
589
590         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
591                 return 0;
592
593         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
594                                         true);
595         if (unlikely(!map))
596                 goto unlock;
597
598         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
599                 struct shrink_control sc = {
600                         .gfp_mask = gfp_mask,
601                         .nid = nid,
602                         .memcg = memcg,
603                 };
604                 struct shrinker *shrinker;
605
606                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
607                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
608                         if (!shrinker)
609                                 clear_bit(i, map->map);
610                         continue;
611                 }
612
613                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
614                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
615                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
616                         continue;
617
618                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
619                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
620                         clear_bit(i, map->map);
621                         /*
622                          * After the shrinker reported that it had no objects to
623                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
624                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
625                          * added. To make sure, we have the bit set in this
626                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
627                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
628                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
629                          * memcg_set_shrinker_bit():
630                          *
631                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
632                          *   list_add_tail()    clear_bit()
633                          *   <MB>               <MB>
634                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
635                          */
636                         smp_mb__after_atomic();
637                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
638                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
639                                 ret = 0;
640                         else
641                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
642                 }
643                 freed += ret;
644
645                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
646                         freed = freed ? : 1;
647                         break;
648                 }
649         }
650 unlock:
651         up_read(&shrinker_rwsem);
652         return freed;
653 }
654 #else /* CONFIG_MEMCG */
655 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
656                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
657 {
658         return 0;
659 }
660 #endif /* CONFIG_MEMCG */
661
662 /**
663  * shrink_slab - shrink slab caches
664  * @gfp_mask: allocation context
665  * @nid: node whose slab caches to target
666  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
667  * @priority: the reclaim priority
668  *
669  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
670  *
671  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
672  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
673  *
674  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
675  * are called only if it is the root cgroup.
676  *
677  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
678  * in order to get the scan target.
679  *
680  * Returns the number of reclaimed slab objects.
681  */
682 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
683                                  struct mem_cgroup *memcg,
684                                  int priority)
685 {
686         unsigned long ret, freed = 0;
687         struct shrinker *shrinker;
688
689         /*
690          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
691          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
692          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
693          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
694          * oom.
695          */
696         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
697                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
698
699         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
700                 goto out;
701
702         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
703                 struct shrink_control sc = {
704                         .gfp_mask = gfp_mask,
705                         .nid = nid,
706                         .memcg = memcg,
707                 };
708
709                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
710                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
711                         ret = 0;
712                 freed += ret;
713                 /*
714                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
715                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
716                  * by parallel ongoing shrinking.
717                  */
718                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
719                         freed = freed ? : 1;
720                         break;
721                 }
722         }
723
724         up_read(&shrinker_rwsem);
725 out:
726         cond_resched();
727         return freed;
728 }
729
730 void drop_slab_node(int nid)
731 {
732         unsigned long freed;
733
734         do {
735                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
736
737                 freed = 0;
738                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
739                 do {
740                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
741                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
742         } while (freed > 10);
743 }
744
745 void drop_slab(void)
746 {
747         int nid;
748
749         for_each_online_node(nid)
750                 drop_slab_node(nid);
751 }
752
753 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
754 {
755         /*
756          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
757          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
758          * heads at page->private.
759          */
760         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
761                 HPAGE_PMD_NR : 1;
762         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
763 }
764
765 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
766 {
767         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
768                 return 1;
769         if (!inode_write_congested(inode))
770                 return 1;
771         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
772                 return 1;
773         return 0;
774 }
775
776 /*
777  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
778  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
779  * fsync(), msync() or close().
780  *
781  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
782  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
783  * that page is locked, the mapping is pinned.
784  *
785  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
786  * __GFP_FS.
787  */
788 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
789                                 struct page *page, int error)
790 {
791         lock_page(page);
792         if (page_mapping(page) == mapping)
793                 mapping_set_error(mapping, error);
794         unlock_page(page);
795 }
796
797 /* possible outcome of pageout() */
798 typedef enum {
799         /* failed to write page out, page is locked */
800         PAGE_KEEP,
801         /* move page to the active list, page is locked */
802         PAGE_ACTIVATE,
803         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
804         PAGE_SUCCESS,
805         /* page is clean and locked */
806         PAGE_CLEAN,
807 } pageout_t;
808
809 /*
810  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
811  * Calls ->writepage().
812  */
813 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
814 {
815         /*
816          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
817          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
818          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
819          * stalls if we need to run get_block().  We could test
820          * PagePrivate for that.
821          *
822          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
823          * this page's queue, we can perform writeback even if that
824          * will block.
825          *
826          * If the page is swapcache, write it back even if that would
827          * block, for some throttling. This happens by accident, because
828          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
829          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
830          */
831         if (!is_page_cache_freeable(page))
832                 return PAGE_KEEP;
833         if (!mapping) {
834                 /*
835                  * Some data journaling orphaned pages can have
836                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
837                  */
838                 if (page_has_private(page)) {
839                         if (try_to_free_buffers(page)) {
840                                 ClearPageDirty(page);
841                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
842                                 return PAGE_CLEAN;
843                         }
844                 }
845                 return PAGE_KEEP;
846         }
847         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
848                 return PAGE_ACTIVATE;
849         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
850                 return PAGE_KEEP;
851
852         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
853                 int res;
854                 struct writeback_control wbc = {
855                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
856                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
857                         .range_start = 0,
858                         .range_end = LLONG_MAX,
859                         .for_reclaim = 1,
860                 };
861
862                 SetPageReclaim(page);
863                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
864                 if (res < 0)
865                         handle_write_error(mapping, page, res);
866                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
867                         ClearPageReclaim(page);
868                         return PAGE_ACTIVATE;
869                 }
870
871                 if (!PageWriteback(page)) {
872                         /* synchronous write or broken a_ops? */
873                         ClearPageReclaim(page);
874                 }
875                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
876                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
877                 return PAGE_SUCCESS;
878         }
879
880         return PAGE_CLEAN;
881 }
882
883 /*
884  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
885  * gets returned with a refcount of 0.
886  */
887 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
888                             bool reclaimed)
889 {
890         unsigned long flags;
891         int refcount;
892
893         BUG_ON(!PageLocked(page));
894         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
895
896         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
897         /*
898          * The non racy check for a busy page.
899          *
900          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
901          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
902          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
903          * here, then the following race may occur:
904          *
905          * get_user_pages(&page);
906          * [user mapping goes away]
907          * write_to(page);
908          *                              !PageDirty(page)    [good]
909          * SetPageDirty(page);
910          * put_page(page);
911          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
912          *
913          * [oops, our write_to data is lost]
914          *
915          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
916          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
917          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
918          *
919          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
920          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
921          */
922         refcount = 1 + compound_nr(page);
923         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
924                 goto cannot_free;
925         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
926         if (unlikely(PageDirty(page))) {
927                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
928                 goto cannot_free;
929         }
930
931         if (PageSwapCache(page)) {
932                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
933                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
934                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
935                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
936                 put_swap_page(page, swap);
937         } else {
938                 void (*freepage)(struct page *);
939                 void *shadow = NULL;
940
941                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
942                 /*
943                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
944                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
945                  *
946                  * But don't store shadows in an address space that is
947                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
948                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
949                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
950                  * back.
951                  *
952                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
953                  * only page cache pages found in these are zero pages
954                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
955                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
956                  * same address_space.
957                  */
958                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
959                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
960                         shadow = workingset_eviction(page);
961                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
962                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
963
964                 if (freepage != NULL)
965                         freepage(page);
966         }
967
968         return 1;
969
970 cannot_free:
971         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
972         return 0;
973 }
974
975 /*
976  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
977  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
978  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
979  * this page.
980  */
981 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
982 {
983         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
984                 /*
985                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
986                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
987                  * atomic operation.
988                  */
989                 page_ref_unfreeze(page, 1);
990                 return 1;
991         }
992         return 0;
993 }
994
995 /**
996  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
997  * @page: page to be put back to appropriate lru list
998  *
999  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1000  * Page may still be unevictable for other reasons.
1001  *
1002  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1003  */
1004 void putback_lru_page(struct page *page)
1005 {
1006         lru_cache_add(page);
1007         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1008 }
1009
1010 enum page_references {
1011         PAGEREF_RECLAIM,
1012         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1013         PAGEREF_KEEP,
1014         PAGEREF_ACTIVATE,
1015 };
1016
1017 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1018                                                   struct scan_control *sc)
1019 {
1020         int referenced_ptes, referenced_page;
1021         unsigned long vm_flags;
1022
1023         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1024                                           &vm_flags);
1025         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1026
1027         /*
1028          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1029          * move the page to the unevictable list.
1030          */
1031         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1032                 return PAGEREF_RECLAIM;
1033
1034         if (referenced_ptes) {
1035                 if (PageSwapBacked(page))
1036                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1037                 /*
1038                  * All mapped pages start out with page table
1039                  * references from the instantiating fault, so we need
1040                  * to look twice if a mapped file page is used more
1041                  * than once.
1042                  *
1043                  * Mark it and spare it for another trip around the
1044                  * inactive list.  Another page table reference will
1045                  * lead to its activation.
1046                  *
1047                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1048                  * so that recently deactivated but used pages are
1049                  * quickly recovered.
1050                  */
1051                 SetPageReferenced(page);
1052
1053                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1054                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1055
1056                 /*
1057                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1058                  */
1059                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1060                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1061
1062                 return PAGEREF_KEEP;
1063         }
1064
1065         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1066         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1067                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1068
1069         return PAGEREF_RECLAIM;
1070 }
1071
1072 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1073 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1074                                        bool *dirty, bool *writeback)
1075 {
1076         struct address_space *mapping;
1077
1078         /*
1079          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1080          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1081          */
1082         if (!page_is_file_cache(page) ||
1083             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1084                 *dirty = false;
1085                 *writeback = false;
1086                 return;
1087         }
1088
1089         /* By default assume that the page flags are accurate */
1090         *dirty = PageDirty(page);
1091         *writeback = PageWriteback(page);
1092
1093         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1094         if (!page_has_private(page))
1095                 return;
1096
1097         mapping = page_mapping(page);
1098         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1099                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1100 }
1101
1102 /*
1103  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1104  */
1105 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1106                                       struct pglist_data *pgdat,
1107                                       struct scan_control *sc,
1108                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1109                                       struct reclaim_stat *stat,
1110                                       bool ignore_references)
1111 {
1112         LIST_HEAD(ret_pages);
1113         LIST_HEAD(free_pages);
1114         unsigned nr_reclaimed = 0;
1115         unsigned pgactivate = 0;
1116
1117         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1118         cond_resched();
1119
1120         while (!list_empty(page_list)) {
1121                 struct address_space *mapping;
1122                 struct page *page;
1123                 int may_enter_fs;
1124                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1125                 bool dirty, writeback;
1126                 unsigned int nr_pages;
1127
1128                 cond_resched();
1129
1130                 page = lru_to_page(page_list);
1131                 list_del(&page->lru);
1132
1133                 if (!trylock_page(page))
1134                         goto keep;
1135
1136                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1137
1138                 nr_pages = compound_nr(page);
1139
1140                 /* Account the number of base pages even though THP */
1141                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1142
1143                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1144                         goto activate_locked;
1145
1146                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1147                         goto keep_locked;
1148
1149                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1150                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1151
1152                 /*
1153                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1154                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1155                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1156                  * is all dirty unqueued pages.
1157                  */
1158                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1159                 if (dirty || writeback)
1160                         stat->nr_dirty++;
1161
1162                 if (dirty && !writeback)
1163                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1164
1165                 /*
1166                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1167                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1168                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1169                  * end of the LRU a second time.
1170                  */
1171                 mapping = page_mapping(page);
1172                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1173                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1174                     (writeback && PageReclaim(page)))
1175                         stat->nr_congested++;
1176
1177                 /*
1178                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1179                  * are three cases to consider.
1180                  *
1181                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1182                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1183                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1184                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1185                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1186                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1187                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1188                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1189                  *    caller can stall after page list has been processed.
1190                  *
1191                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1192                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1193                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1194                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1195                  *    reclaim and continue scanning.
1196                  *
1197                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1198                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1199                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1200                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1201                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1202                  *    would probably show more reasons.
1203                  *
1204                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1205                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1206                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1207                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1208                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1209                  *
1210                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1211                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1212                  * inactive list and refilling from the active list. The
1213                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1214                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1215                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1216                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1217                  * takes to write them to disk.
1218                  */
1219                 if (PageWriteback(page)) {
1220                         /* Case 1 above */
1221                         if (current_is_kswapd() &&
1222                             PageReclaim(page) &&
1223                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1224                                 stat->nr_immediate++;
1225                                 goto activate_locked;
1226
1227                         /* Case 2 above */
1228                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1229                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1230                                 /*
1231                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1232                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1233                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1234                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1235                                  * enough to care.  What we do want is for this
1236                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1237                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1238                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1239                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1240                                  */
1241                                 SetPageReclaim(page);
1242                                 stat->nr_writeback++;
1243                                 goto activate_locked;
1244
1245                         /* Case 3 above */
1246                         } else {
1247                                 unlock_page(page);
1248                                 wait_on_page_writeback(page);
1249                                 /* then go back and try same page again */
1250                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1251                                 continue;
1252                         }
1253                 }
1254
1255                 if (!ignore_references)
1256                         references = page_check_references(page, sc);
1257
1258                 switch (references) {
1259                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1260                         goto activate_locked;
1261                 case PAGEREF_KEEP:
1262                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1263                         goto keep_locked;
1264                 case PAGEREF_RECLAIM:
1265                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1266                         ; /* try to reclaim the page below */
1267                 }
1268
1269                 /*
1270                  * Anonymous process memory has backing store?
1271                  * Try to allocate it some swap space here.
1272                  * Lazyfree page could be freed directly
1273                  */
1274                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1275                         if (!PageSwapCache(page)) {
1276                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1277                                         goto keep_locked;
1278                                 if (PageTransHuge(page)) {
1279                                         /* cannot split THP, skip it */
1280                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1281                                                 goto activate_locked;
1282                                         /*
1283                                          * Split pages without a PMD map right
1284                                          * away. Chances are some or all of the
1285                                          * tail pages can be freed without IO.
1286                                          */
1287                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1288                                             split_huge_page_to_list(page,
1289                                                                     page_list))
1290                                                 goto activate_locked;
1291                                 }
1292                                 if (!add_to_swap(page)) {
1293                                         if (!PageTransHuge(page))
1294                                                 goto activate_locked_split;
1295                                         /* Fallback to swap normal pages */
1296                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1297                                                                     page_list))
1298                                                 goto activate_locked;
1299 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1300                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1301 #endif
1302                                         if (!add_to_swap(page))
1303                                                 goto activate_locked_split;
1304                                 }
1305
1306                                 may_enter_fs = 1;
1307
1308                                 /* Adding to swap updated mapping */
1309                                 mapping = page_mapping(page);
1310                         }
1311                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1312                         /* Split file THP */
1313                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1314                                 goto keep_locked;
1315                 }
1316
1317                 /*
1318                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1319                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1320                  *
1321                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1322                  * reach here.
1323                  */
1324                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1325                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1326                         nr_pages = 1;
1327                 }
1328
1329                 /*
1330                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1331                  * processes. Try to unmap it here.
1332                  */
1333                 if (page_mapped(page)) {
1334                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1335
1336                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1337                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1338                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1339                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1340                                 goto activate_locked;
1341                         }
1342                 }
1343
1344                 if (PageDirty(page)) {
1345                         /*
1346                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1347                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1348                          * injecting inefficient single-page IO into
1349                          * flusher writeback as much as possible: only
1350                          * write pages when we've encountered many
1351                          * dirty pages, and when we've already scanned
1352                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1353                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1354                          */
1355                         if (page_is_file_cache(page) &&
1356                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1357                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1358                                 /*
1359                                  * Immediately reclaim when written back.
1360                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1361                                  * except we already have the page isolated
1362                                  * and know it's dirty
1363                                  */
1364                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1365                                 SetPageReclaim(page);
1366
1367                                 goto activate_locked;
1368                         }
1369
1370                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1371                                 goto keep_locked;
1372                         if (!may_enter_fs)
1373                                 goto keep_locked;
1374                         if (!sc->may_writepage)
1375                                 goto keep_locked;
1376
1377                         /*
1378                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1379                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1380                          * starts and then write it out here.
1381                          */
1382                         try_to_unmap_flush_dirty();
1383                         switch (pageout(page, mapping)) {
1384                         case PAGE_KEEP:
1385                                 goto keep_locked;
1386                         case PAGE_ACTIVATE:
1387                                 goto activate_locked;
1388                         case PAGE_SUCCESS:
1389                                 if (PageWriteback(page))
1390                                         goto keep;
1391                                 if (PageDirty(page))
1392                                         goto keep;
1393
1394                                 /*
1395                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1396                                  * ahead and try to reclaim the page.
1397                                  */
1398                                 if (!trylock_page(page))
1399                                         goto keep;
1400                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1401                                         goto keep_locked;
1402                                 mapping = page_mapping(page);
1403                         case PAGE_CLEAN:
1404                                 ; /* try to free the page below */
1405                         }
1406                 }
1407
1408                 /*
1409                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1410                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1411                  * the page as well.
1412                  *
1413                  * We do this even if the page is PageDirty().
1414                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1415                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1416                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1417                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1418                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1419                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1420                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1421                  *
1422                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1423                  * the pages which were not successfully invalidated in
1424                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1425                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1426                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1427                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1428                  */
1429                 if (page_has_private(page)) {
1430                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1431                                 goto activate_locked;
1432                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1433                                 unlock_page(page);
1434                                 if (put_page_testzero(page))
1435                                         goto free_it;
1436                                 else {
1437                                         /*
1438                                          * rare race with speculative reference.
1439                                          * the speculative reference will free
1440                                          * this page shortly, so we may
1441                                          * increment nr_reclaimed here (and
1442                                          * leave it off the LRU).
1443                                          */
1444                                         nr_reclaimed++;
1445                                         continue;
1446                                 }
1447                         }
1448                 }
1449
1450                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1451                         /* follow __remove_mapping for reference */
1452                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1453                                 goto keep_locked;
1454                         if (PageDirty(page)) {
1455                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1456                                 goto keep_locked;
1457                         }
1458
1459                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1460                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1461                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1462                         goto keep_locked;
1463
1464                 unlock_page(page);
1465 free_it:
1466                 /*
1467                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1468                  * all base pages.
1469                  */
1470                 nr_reclaimed += nr_pages;
1471
1472                 /*
1473                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1474                  * appear not as the counts should be low
1475                  */
1476                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1477                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1478                 else
1479                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1480                 continue;
1481
1482 activate_locked_split:
1483                 /*
1484                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1485                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1486                  */
1487                 if (nr_pages > 1) {
1488                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1489                         nr_pages = 1;
1490                 }
1491 activate_locked:
1492                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1493                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1494                                                 PageMlocked(page)))
1495                         try_to_free_swap(page);
1496                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1497                 if (!PageMlocked(page)) {
1498                         int type = page_is_file_cache(page);
1499                         SetPageActive(page);
1500                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1501                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1502                 }
1503 keep_locked:
1504                 unlock_page(page);
1505 keep:
1506                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1507                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1508         }
1509
1510         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1511
1512         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1513         try_to_unmap_flush();
1514         free_unref_page_list(&free_pages);
1515
1516         list_splice(&ret_pages, page_list);
1517         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1518
1519         return nr_reclaimed;
1520 }
1521
1522 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1523                                             struct list_head *page_list)
1524 {
1525         struct scan_control sc = {
1526                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1527                 .priority = DEF_PRIORITY,
1528                 .may_unmap = 1,
1529         };
1530         struct reclaim_stat dummy_stat;
1531         unsigned long ret;
1532         struct page *page, *next;
1533         LIST_HEAD(clean_pages);
1534
1535         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1536                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1537                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1538                         ClearPageActive(page);
1539                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1540                 }
1541         }
1542
1543         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1544                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1545         list_splice(&clean_pages, page_list);
1546         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1547         return ret;
1548 }
1549
1550 /*
1551  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1552  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1553  * freed elsewhere are also ignored.
1554  *
1555  * page:        page to consider
1556  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1557  *
1558  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1559  */
1560 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1561 {
1562         int ret = -EINVAL;
1563
1564         /* Only take pages on the LRU. */
1565         if (!PageLRU(page))
1566                 return ret;
1567
1568         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1569         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1570                 return ret;
1571
1572         ret = -EBUSY;
1573
1574         /*
1575          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1576          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1577          * blocking - clean pages for the most part.
1578          *
1579          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1580          * that it is possible to migrate without blocking
1581          */
1582         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1583                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1584                 if (PageWriteback(page))
1585                         return ret;
1586
1587                 if (PageDirty(page)) {
1588                         struct address_space *mapping;
1589                         bool migrate_dirty;
1590
1591                         /*
1592                          * Only pages without mappings or that have a
1593                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1594                          * without blocking. However, we can be racing with
1595                          * truncation so it's necessary to lock the page
1596                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1597                          * the page lock until after the page is removed
1598                          * from the page cache.
1599                          */
1600                         if (!trylock_page(page))
1601                                 return ret;
1602
1603                         mapping = page_mapping(page);
1604                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1605                         unlock_page(page);
1606                         if (!migrate_dirty)
1607                                 return ret;
1608                 }
1609         }
1610
1611         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1612                 return ret;
1613
1614         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1615                 /*
1616                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1617                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1618                  * page release code relies on it.
1619                  */
1620                 ClearPageLRU(page);
1621                 ret = 0;
1622         }
1623
1624         return ret;
1625 }
1626
1627
1628 /*
1629  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1630  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1631  */
1632 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1633                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1634 {
1635         int zid;
1636
1637         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1638                 if (!nr_zone_taken[zid])
1639                         continue;
1640
1641                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1642 #ifdef CONFIG_MEMCG
1643                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1644 #endif
1645         }
1646
1647 }
1648
1649 /**
1650  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1651  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1652  * and working on them outside the LRU lock.
1653  *
1654  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1655  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1656  *
1657  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1658  *
1659  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1660  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1661  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1662  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1663  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1664  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1665  * @lru:        LRU list id for isolating
1666  *
1667  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1668  */
1669 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1670                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1671                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1672                 enum lru_list lru)
1673 {
1674         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1675         unsigned long nr_taken = 0;
1676         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1677         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1678         unsigned long skipped = 0;
1679         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1680         LIST_HEAD(pages_skipped);
1681         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1682
1683         total_scan = 0;
1684         scan = 0;
1685         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1686                 struct page *page;
1687
1688                 page = lru_to_page(src);
1689                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1690
1691                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1692
1693                 nr_pages = compound_nr(page);
1694                 total_scan += nr_pages;
1695
1696                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1697                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1698                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1699                         continue;
1700                 }
1701
1702                 /*
1703                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1704                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1705                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1706                  * pages, triggering a premature OOM.
1707                  *
1708                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1709                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1710                  * only when the page is being freed somewhere else.
1711                  */
1712                 scan += nr_pages;
1713                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1714                 case 0:
1715                         nr_taken += nr_pages;
1716                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1717                         list_move(&page->lru, dst);
1718                         break;
1719
1720                 case -EBUSY:
1721                         /* else it is being freed elsewhere */
1722                         list_move(&page->lru, src);
1723                         continue;
1724
1725                 default:
1726                         BUG();
1727                 }
1728         }
1729
1730         /*
1731          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1732          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1733          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1734          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1735          * system at risk of premature OOM.
1736          */
1737         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1738                 int zid;
1739
1740                 list_splice(&pages_skipped, src);
1741                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1742                         if (!nr_skipped[zid])
1743                                 continue;
1744
1745                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1746                         skipped += nr_skipped[zid];
1747                 }
1748         }
1749         *nr_scanned = total_scan;
1750         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1751                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1752         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1753         return nr_taken;
1754 }
1755
1756 /**
1757  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1758  * @page: page to isolate from its LRU list
1759  *
1760  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1761  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1762  *
1763  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1764  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1765  *
1766  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1767  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1768  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1769  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1770  *
1771  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1772  * found will be decremented.
1773  *
1774  * Restrictions:
1775  *
1776  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1777  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1778  *     without a stable reference).
1779  * (2) the lru_lock must not be held.
1780  * (3) interrupts must be enabled.
1781  */
1782 int isolate_lru_page(struct page *page)
1783 {
1784         int ret = -EBUSY;
1785
1786         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1787         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1788
1789         if (PageLRU(page)) {
1790                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1791                 struct lruvec *lruvec;
1792
1793                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1794                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1795                 if (PageLRU(page)) {
1796                         int lru = page_lru(page);
1797                         get_page(page);
1798                         ClearPageLRU(page);
1799                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1800                         ret = 0;
1801                 }
1802                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1803         }
1804         return ret;
1805 }
1806
1807 /*
1808  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1809  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1810  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1811  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1812  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1813  */
1814 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1815                 struct scan_control *sc)
1816 {
1817         unsigned long inactive, isolated;
1818
1819         if (current_is_kswapd())
1820                 return 0;
1821
1822         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1823                 return 0;
1824
1825         if (file) {
1826                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1827                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1828         } else {
1829                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1830                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1831         }
1832
1833         /*
1834          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1835          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1836          * deadlock.
1837          */
1838         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1839                 inactive >>= 3;
1840
1841         return isolated > inactive;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1846  *
1847  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1848  * processes, from rmap.
1849  *
1850  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1851  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1852  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1853  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1854  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1855  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1856  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1857  *
1858  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1859  * But we had to alter page->flags anyway.
1860  *
1861  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1862  */
1863
1864 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1865                                                      struct list_head *list)
1866 {
1867         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1868         int nr_pages, nr_moved = 0;
1869         LIST_HEAD(pages_to_free);
1870         struct page *page;
1871         enum lru_list lru;
1872
1873         while (!list_empty(list)) {
1874                 page = lru_to_page(list);
1875                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1876                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1877                         list_del(&page->lru);
1878                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1879                         putback_lru_page(page);
1880                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1881                         continue;
1882                 }
1883                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1884
1885                 SetPageLRU(page);
1886                 lru = page_lru(page);
1887
1888                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1889                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1890                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1891
1892                 if (put_page_testzero(page)) {
1893                         __ClearPageLRU(page);
1894                         __ClearPageActive(page);
1895                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1896
1897                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1898                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1899                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1900                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1901                         } else
1902                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1903                 } else {
1904                         nr_moved += nr_pages;
1905                 }
1906         }
1907
1908         /*
1909          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1910          */
1911         list_splice(&pages_to_free, list);
1912
1913         return nr_moved;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1918  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1919  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1920  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1921  */
1922 static int current_may_throttle(void)
1923 {
1924         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1925                 current->backing_dev_info == NULL ||
1926                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1927 }
1928
1929 /*
1930  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1931  * of reclaimed pages
1932  */
1933 static noinline_for_stack unsigned long
1934 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1935                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1936 {
1937         LIST_HEAD(page_list);
1938         unsigned long nr_scanned;
1939         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1940         unsigned long nr_taken;
1941         struct reclaim_stat stat;
1942         int file = is_file_lru(lru);
1943         enum vm_event_item item;
1944         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1945         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1946         bool stalled = false;
1947
1948         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1949                 if (stalled)
1950                         return 0;
1951
1952                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1953                 msleep(100);
1954                 stalled = true;
1955
1956                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1957                 if (fatal_signal_pending(current))
1958                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1959         }
1960
1961         lru_add_drain();
1962
1963         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1964
1965         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1966                                      &nr_scanned, sc, lru);
1967
1968         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1969         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1970
1971         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1972         if (!cgroup_reclaim(sc))
1973                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1974         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1975         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1976
1977         if (nr_taken == 0)
1978                 return 0;
1979
1980         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1981                                 &stat, false);
1982
1983         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1984
1985         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1986         if (!cgroup_reclaim(sc))
1987                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1988         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1989         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
1990         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
1991
1992         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
1993
1994         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1995
1996         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1997
1998         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1999         free_unref_page_list(&page_list);
2000
2001         /*
2002          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2003          * implies that flushers are not doing their job. This can
2004          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2005          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2006          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2007          * dirty pages grows not through writes but through memory
2008          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2009          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2010          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2011          */
2012         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2013                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2014
2015         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2016         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2017         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2018         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2019         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2020         sc->nr.taken += nr_taken;
2021         if (file)
2022                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2023
2024         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2025                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2026         return nr_reclaimed;
2027 }
2028
2029 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2030                                struct lruvec *lruvec,
2031                                struct scan_control *sc,
2032                                enum lru_list lru)
2033 {
2034         unsigned long nr_taken;
2035         unsigned long nr_scanned;
2036         unsigned long vm_flags;
2037         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2038         LIST_HEAD(l_active);
2039         LIST_HEAD(l_inactive);
2040         struct page *page;
2041         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2042         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2043         unsigned nr_rotated = 0;
2044         int file = is_file_lru(lru);
2045         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2046
2047         lru_add_drain();
2048
2049         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2050
2051         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2052                                      &nr_scanned, sc, lru);
2053
2054         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2055         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2056
2057         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2058         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2059
2060         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2061
2062         while (!list_empty(&l_hold)) {
2063                 cond_resched();
2064                 page = lru_to_page(&l_hold);
2065                 list_del(&page->lru);
2066
2067                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2068                         putback_lru_page(page);
2069                         continue;
2070                 }
2071
2072                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2073                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2074                                 if (page_has_private(page))
2075                                         try_to_release_page(page, 0);
2076                                 unlock_page(page);
2077                         }
2078                 }
2079
2080                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2081                                     &vm_flags)) {
2082                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2083                         /*
2084                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2085                          * give them one more trip around the active list. So
2086                          * that executable code get better chances to stay in
2087                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2088                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2089                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2090                          * so we ignore them here.
2091                          */
2092                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2093                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2094                                 continue;
2095                         }
2096                 }
2097
2098                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2099                 SetPageWorkingset(page);
2100                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2101         }
2102
2103         /*
2104          * Move pages back to the lru list.
2105          */
2106         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2107         /*
2108          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2109          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2110          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2111          * get_scan_count.
2112          */
2113         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2114
2115         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2116         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2117         /* Keep all free pages in l_active list */
2118         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2119
2120         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2121         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2122
2123         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2124         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2125
2126         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2127         free_unref_page_list(&l_active);
2128         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2129                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2130 }
2131
2132 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2133 {
2134         int nid = -1;
2135         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2136         LIST_HEAD(node_page_list);
2137         struct reclaim_stat dummy_stat;
2138         struct page *page;
2139         struct scan_control sc = {
2140                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2141                 .priority = DEF_PRIORITY,
2142                 .may_writepage = 1,
2143                 .may_unmap = 1,
2144                 .may_swap = 1,
2145         };
2146
2147         while (!list_empty(page_list)) {
2148                 page = lru_to_page(page_list);
2149                 if (nid == -1) {
2150                         nid = page_to_nid(page);
2151                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2152                 }
2153
2154                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2155                         ClearPageActive(page);
2156                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2157                         continue;
2158                 }
2159
2160                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2161                                                 NODE_DATA(nid),
2162                                                 &sc, 0,
2163                                                 &dummy_stat, false);
2164                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2165                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2166                         list_del(&page->lru);
2167                         putback_lru_page(page);
2168                 }
2169
2170                 nid = -1;
2171         }
2172
2173         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2174                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2175                                                 NODE_DATA(nid),
2176                                                 &sc, 0,
2177                                                 &dummy_stat, false);
2178                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2179                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2180                         list_del(&page->lru);
2181                         putback_lru_page(page);
2182                 }
2183         }
2184
2185         return nr_reclaimed;
2186 }
2187
2188 /*
2189  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2190  * to do too much work.
2191  *
2192  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2193  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2194  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2195  *
2196  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2197  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2198  *
2199  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2200  *
2201  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2202  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2203  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2204  *
2205  * total     target    max
2206  * memory    ratio     inactive
2207  * -------------------------------------
2208  *   10MB       1         5MB
2209  *  100MB       1        50MB
2210  *    1GB       3       250MB
2211  *   10GB      10       0.9GB
2212  *  100GB      31         3GB
2213  *    1TB     101        10GB
2214  *   10TB     320        32GB
2215  */
2216 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2217                                  struct scan_control *sc, bool trace)
2218 {
2219         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2220         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2221         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2222         unsigned long inactive, active;
2223         unsigned long inactive_ratio;
2224         unsigned long refaults;
2225         unsigned long gb;
2226
2227         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2228         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2229
2230         /*
2231          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2232          * is being established. Disable active list protection to get
2233          * rid of the stale workingset quickly.
2234          */
2235         refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2236         if (file && lruvec->refaults != refaults) {
2237                 inactive_ratio = 0;
2238         } else {
2239                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2240                 if (gb)
2241                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2242                 else
2243                         inactive_ratio = 1;
2244         }
2245
2246         if (trace)
2247                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2248                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2249                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2250                         inactive_ratio, file);
2251
2252         return inactive * inactive_ratio < active;
2253 }
2254
2255 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2256                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2257 {
2258         if (is_active_lru(lru)) {
2259                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2260                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2261                 return 0;
2262         }
2263
2264         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2265 }
2266
2267 enum scan_balance {
2268         SCAN_EQUAL,
2269         SCAN_FRACT,
2270         SCAN_ANON,
2271         SCAN_FILE,
2272 };
2273
2274 /*
2275  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2276  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2277  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2278  * onto the active list instead of evict.
2279  *
2280  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2281  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2282  */
2283 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2284                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
2285 {
2286         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2287         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2288         u64 fraction[2];
2289         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2290         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2291         unsigned long anon_prio, file_prio;
2292         enum scan_balance scan_balance;
2293         unsigned long anon, file;
2294         unsigned long ap, fp;
2295         enum lru_list lru;
2296
2297         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2298         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2299                 scan_balance = SCAN_FILE;
2300                 goto out;
2301         }
2302
2303         /*
2304          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2305          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2306          * disable swapping for individual groups completely when
2307          * using the memory controller's swap limit feature would be
2308          * too expensive.
2309          */
2310         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2311                 scan_balance = SCAN_FILE;
2312                 goto out;
2313         }
2314
2315         /*
2316          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2317          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2318          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2319          */
2320         if (!sc->priority && swappiness) {
2321                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2322                 goto out;
2323         }
2324
2325         /*
2326          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2327          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2328          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2329          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2330          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2331          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2332          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2333          */
2334         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2335                 unsigned long pgdatfile;
2336                 unsigned long pgdatfree;
2337                 int z;
2338                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2339
2340                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2341                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2342                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2343
2344                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2345                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2346                         if (!managed_zone(zone))
2347                                 continue;
2348
2349                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2350                 }
2351
2352                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2353                         /*
2354                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2355                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2356                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2357                          */
2358                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2359                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2360                                         >> sc->priority) {
2361                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2362                                 goto out;
2363                         }
2364                 }
2365         }
2366
2367         /*
2368          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2369          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2370          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2371          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2372          * Without the second condition we could end up never scanning an
2373          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2374          * system is under heavy pressure.
2375          */
2376         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2377             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2378                 scan_balance = SCAN_FILE;
2379                 goto out;
2380         }
2381
2382         scan_balance = SCAN_FRACT;
2383
2384         /*
2385          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2386          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2387          */
2388         anon_prio = swappiness;
2389         file_prio = 200 - anon_prio;
2390
2391         /*
2392          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2393          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2394          * ratios to determine how valuable each cache is.
2395          *
2396          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2397          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2398          * up weighing recent references more than old ones.
2399          *
2400          * anon in [0], file in [1]
2401          */
2402
2403         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2404                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2405         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2406                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2407
2408         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2409         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2410                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2411                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2412         }
2413
2414         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2415                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2416                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2417         }
2418
2419         /*
2420          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2421          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2422          * each list that were recently referenced and in active use.
2423          */
2424         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2425         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2426
2427         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2428         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2429         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2430
2431         fraction[0] = ap;
2432         fraction[1] = fp;
2433         denominator = ap + fp + 1;
2434 out:
2435         for_each_evictable_lru(lru) {
2436                 int file = is_file_lru(lru);
2437                 unsigned long lruvec_size;
2438                 unsigned long scan;
2439                 unsigned long protection;
2440
2441                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2442                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2443                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2444
2445                 if (protection) {
2446                         /*
2447                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2448                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2449                          * setting.
2450                          *
2451                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2452                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2453                          * approach the memory protection threshold, to totally
2454                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2455                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2456                          * also means we simply get no protection at all if we
2457                          * set it too low, which is not ideal.
2458                          *
2459                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2460                          * pressure by how much of the total memory used is
2461                          * within protection thresholds.
2462                          *
2463                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2464                          * we skip over all groups that are within their low
2465                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2466                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2467                          * the best-effort low protection. However, we still
2468                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2469                          * that case instead of simply punishing them all
2470                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2471                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2472                          * again by how much of the total memory used is under
2473                          * hard protection.
2474                          */
2475                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2476
2477                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2478                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2479
2480                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2481                                 cgroup_size;
2482
2483                         /*
2484                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2485                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2486                          * sc->priority further than desirable.
2487                          */
2488                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2489                 } else {
2490                         scan = lruvec_size;
2491                 }
2492
2493                 scan >>= sc->priority;
2494
2495                 /*
2496                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2497                  * scrape out the remaining cache.
2498                  */
2499                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2500                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2501
2502                 switch (scan_balance) {
2503                 case SCAN_EQUAL:
2504                         /* Scan lists relative to size */
2505                         break;
2506                 case SCAN_FRACT:
2507                         /*
2508                          * Scan types proportional to swappiness and
2509                          * their relative recent reclaim efficiency.
2510                          * Make sure we don't miss the last page
2511                          * because of a round-off error.
2512                          */
2513                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2514                                                   denominator);
2515                         break;
2516                 case SCAN_FILE:
2517                 case SCAN_ANON:
2518                         /* Scan one type exclusively */
2519                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2520                                 lruvec_size = 0;
2521                                 scan = 0;
2522                         }
2523                         break;
2524                 default:
2525                         /* Look ma, no brain */
2526                         BUG();
2527                 }
2528
2529                 nr[lru] = scan;
2530         }
2531 }
2532
2533 /*
2534  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2535  */
2536 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2537                               struct scan_control *sc)
2538 {
2539         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2540         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2541         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2542         unsigned long nr_to_scan;
2543         enum lru_list lru;
2544         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2545         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2546         struct blk_plug plug;
2547         bool scan_adjusted;
2548
2549         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr);
2550
2551         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2552         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2553
2554         /*
2555          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2556          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2557          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2558          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2559          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2560          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2561          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2562          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2563          * dropped to zero at the first pass.
2564          */
2565         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2566                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2567
2568         blk_start_plug(&plug);
2569         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2570                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2571                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2572                 unsigned long nr_scanned;
2573
2574                 for_each_evictable_lru(lru) {
2575                         if (nr[lru]) {
2576                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2577                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2578
2579                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2580                                                             lruvec, sc);
2581                         }
2582                 }
2583
2584                 cond_resched();
2585
2586                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2587                         continue;
2588
2589                 /*
2590                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2591                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2592                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2593                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2594                  * proportional to the original scan target.
2595                  */
2596                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2597                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2598
2599                 /*
2600                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2601                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2602                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2603                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2604                  */
2605                 if (!nr_file || !nr_anon)
2606                         break;
2607
2608                 if (nr_file > nr_anon) {
2609                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2610                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2611                         lru = LRU_BASE;
2612                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2613                 } else {
2614                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2615                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2616                         lru = LRU_FILE;
2617                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2618                 }
2619
2620                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2621                 nr[lru] = 0;
2622                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2623
2624                 /*
2625                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2626                  * scan target and the percentage scanning already complete
2627                  */
2628                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2629                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2630                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2631                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2632
2633                 lru += LRU_ACTIVE;
2634                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2635                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2636                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2637
2638                 scan_adjusted = true;
2639         }
2640         blk_finish_plug(&plug);
2641         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2642
2643         /*
2644          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2645          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2646          */
2647         if (total_swap_pages && inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2648                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2649                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2650 }
2651
2652 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2653 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2654 {
2655         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2656                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2657                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2658                 return true;
2659
2660         return false;
2661 }
2662
2663 /*
2664  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2665  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2666  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2667  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2668  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2669  */
2670 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2671                                         unsigned long nr_reclaimed,
2672                                         struct scan_control *sc)
2673 {
2674         unsigned long pages_for_compaction;
2675         unsigned long inactive_lru_pages;
2676         int z;
2677
2678         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2679         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2680                 return false;
2681
2682         /*
2683          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2684          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2685          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2686          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2687          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2688          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2689          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2690          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2691          */
2692         if (!nr_reclaimed)
2693                 return false;
2694
2695         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2696         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2697                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2698                 if (!managed_zone(zone))
2699                         continue;
2700
2701                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2702                 case COMPACT_SUCCESS:
2703                 case COMPACT_CONTINUE:
2704                         return false;
2705                 default:
2706                         /* check next zone */
2707                         ;
2708                 }
2709         }
2710
2711         /*
2712          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2713          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2714          */
2715         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2716         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2717         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2718                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2719
2720         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2721 }
2722
2723 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2724 {
2725         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2726                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2727 }
2728
2729 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2730 {
2731         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2732         struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2733         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2734         bool reclaimable = false;
2735         struct mem_cgroup *memcg;
2736 again:
2737         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2738
2739         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2740         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2741
2742         memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);
2743         do {
2744                 unsigned long reclaimed;
2745                 unsigned long scanned;
2746
2747                 switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2748                 case MEMCG_PROT_MIN:
2749                         /*
2750                          * Hard protection.
2751                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2752                          */
2753                         continue;
2754                 case MEMCG_PROT_LOW:
2755                         /*
2756                          * Soft protection.
2757                          * Respect the protection only as long as
2758                          * there is an unprotected supply
2759                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2760                          */
2761                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2762                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2763                                 continue;
2764                         }
2765                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2766                         break;
2767                 case MEMCG_PROT_NONE:
2768                         /*
2769                          * All protection thresholds breached. We may
2770                          * still choose to vary the scan pressure
2771                          * applied based on by how much the cgroup in
2772                          * question has exceeded its protection
2773                          * thresholds (see get_scan_count).
2774                          */
2775                         break;
2776                 }
2777
2778                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2779                 scanned = sc->nr_scanned;
2780                 shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc);
2781
2782                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2783                             sc->priority);
2784
2785                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2786                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2787                            sc->nr_scanned - scanned,
2788                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2789
2790         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, NULL)));
2791
2792         if (reclaim_state) {
2793                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2794                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2795         }
2796
2797         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2798         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2799                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
2800                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2801
2802         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2803                 reclaimable = true;
2804
2805         if (current_is_kswapd()) {
2806                 /*
2807                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2808                  * it implies that the long-lived page allocation rate
2809                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
2810                  * global limits are not being effective at throttling
2811                  * processes due to the page distribution throughout
2812                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
2813                  * device. The only option is to throttle from reclaim
2814                  * context which is not ideal as there is no guarantee
2815                  * the dirtying process is throttled in the same way
2816                  * balance_dirty_pages() manages.
2817                  *
2818                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2819                  * count the number of pages under pages flagged for
2820                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
2821                  * in the nr_immediate check below.
2822                  */
2823                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2824                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2825
2826                 /*
2827                  * Tag a node as congested if all the dirty pages
2828                  * scanned were backed by a congested BDI and
2829                  * wait_iff_congested will stall.
2830                  */
2831                 if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2832                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2833
2834                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2835                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2836                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2837
2838                 /*
2839                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2840                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2841                  * implies that pages are cycling through the LRU
2842                  * faster than they are written so also forcibly stall.
2843                  */
2844                 if (sc->nr.immediate)
2845                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2846         }
2847
2848         /*
2849          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2850          * stalling in wait_iff_congested().
2851          */
2852         if (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc) &&
2853             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2854                 set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2855
2856         /*
2857          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2858          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2859          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2860          * the LRU too quickly.
2861          */
2862         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2863             current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2864                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2865
2866         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2867                                     sc))
2868                 goto again;
2869
2870         /*
2871          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2872          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2873          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2874          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2875          */
2876         if (reclaimable)
2877                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2878
2879         return reclaimable;
2880 }
2881
2882 /*
2883  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2884  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2885  * should reclaim first.
2886  */
2887 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2888 {
2889         unsigned long watermark;
2890         enum compact_result suitable;
2891
2892         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2893         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2894                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2895                 return true;
2896         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2897                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2898                 return false;
2899
2900         /*
2901          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2902          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2903          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2904          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2905          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2906          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2907          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2908          */
2909         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2910
2911         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2912 }
2913
2914 /*
2915  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2916  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2917  * request.
2918  *
2919  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2920  * scan then give up on it.
2921  */
2922 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2923 {
2924         struct zoneref *z;
2925         struct zone *zone;
2926         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2927         unsigned long nr_soft_scanned;
2928         gfp_t orig_mask;
2929         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2930
2931         /*
2932          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2933          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2934          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2935          */
2936         orig_mask = sc->gfp_mask;
2937         if (buffer_heads_over_limit) {
2938                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2939                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2940         }
2941
2942         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2943                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2944                 /*
2945                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2946                  * to global LRU.
2947                  */
2948                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2949                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2950                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2951                                 continue;
2952
2953                         /*
2954                          * If we already have plenty of memory free for
2955                          * compaction in this zone, don't free any more.
2956                          * Even though compaction is invoked for any
2957                          * non-zero order, only frequent costly order
2958                          * reclamation is disruptive enough to become a
2959                          * noticeable problem, like transparent huge
2960                          * page allocations.
2961                          */
2962                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2963                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2964                             compaction_ready(zone, sc)) {
2965                                 sc->compaction_ready = true;
2966                                 continue;
2967                         }
2968
2969                         /*
2970                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2971                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2972                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2973                          * the user prefers lower zones being preserved.
2974                          */
2975                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2976                                 continue;
2977
2978                         /*
2979                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2980                          * and returns the number of reclaimed pages and
2981                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2982                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2983                          */
2984                         nr_soft_scanned = 0;
2985                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2986                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2987                                                 &nr_soft_scanned);
2988                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2989                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2990                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2991                 }
2992
2993                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2994                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2995                         continue;
2996                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2997                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2998         }
2999
3000         /*
3001          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3002          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3003          */
3004         sc->gfp_mask = orig_mask;
3005 }
3006
3007 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
3008 {
3009         struct mem_cgroup *memcg;
3010
3011         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
3012         do {
3013                 unsigned long refaults;
3014                 struct lruvec *lruvec;
3015
3016                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3017                 refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3018                 lruvec->refaults = refaults;
3019         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
3020 }
3021
3022 /*
3023  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3024  *
3025  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3026  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3027  *
3028  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3029  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3030  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3031  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3032  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3033  * work, and the allocation attempt will fail.
3034  *
3035  * returns:     0, if no pages reclaimed
3036  *              else, the number of pages reclaimed
3037  */
3038 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3039                                           struct scan_control *sc)
3040 {
3041         int initial_priority = sc->priority;
3042         pg_data_t *last_pgdat;
3043         struct zoneref *z;
3044         struct zone *zone;
3045 retry:
3046         delayacct_freepages_start();
3047
3048         if (!cgroup_reclaim(sc))
3049                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3050
3051         do {
3052                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3053                                 sc->priority);
3054                 sc->nr_scanned = 0;
3055                 shrink_zones(zonelist, sc);
3056
3057                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3058                         break;
3059
3060                 if (sc->compaction_ready)
3061                         break;
3062
3063                 /*
3064                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3065                  * writepage even in laptop mode.
3066                  */
3067                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3068                         sc->may_writepage = 1;
3069         } while (--sc->priority >= 0);
3070
3071         last_pgdat = NULL;
3072         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3073                                         sc->nodemask) {
3074                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3075                         continue;
3076                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3077                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3078                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3079         }
3080
3081         delayacct_freepages_end();
3082
3083         if (sc->nr_reclaimed)
3084                 return sc->nr_reclaimed;
3085
3086         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3087         if (sc->compaction_ready)
3088                 return 1;
3089
3090         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3091         if (sc->memcg_low_skipped) {
3092                 sc->priority = initial_priority;
3093                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3094                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3095                 goto retry;
3096         }
3097
3098         return 0;
3099 }
3100
3101 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3102 {
3103         struct zone *zone;
3104         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3105         unsigned long free_pages = 0;
3106         int i;
3107         bool wmark_ok;
3108
3109         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3110                 return true;
3111
3112         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3113                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3114                 if (!managed_zone(zone))
3115                         continue;
3116
3117                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3118                         continue;
3119
3120                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3121                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3122         }
3123
3124         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3125         if (!pfmemalloc_reserve)
3126                 return true;
3127
3128         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3129
3130         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3131         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3132                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3133                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3134                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3135         }
3136
3137         return wmark_ok;
3138 }
3139
3140 /*
3141  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3142  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3143  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3144  * when the low watermark is reached.
3145  *
3146  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3147  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3148  */
3149 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3150                                         nodemask_t *nodemask)
3151 {
3152         struct zoneref *z;
3153         struct zone *zone;
3154         pg_data_t *pgdat = NULL;
3155
3156         /*
3157          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3158          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3159          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3160          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3161          * processes to block on log_wait_commit().
3162          */
3163         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3164                 goto out;
3165
3166         /*
3167          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3168          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3169          */
3170         if (fatal_signal_pending(current))
3171                 goto out;
3172
3173         /*
3174          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3175          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3176          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3177          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3178          *
3179          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3180          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3181          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3182          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3183          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3184          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3185          * should make reasonable progress.
3186          */
3187         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3188                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3189                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3190                         continue;
3191
3192                 /* Throttle based on the first usable node */
3193                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3194                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3195                         goto out;
3196                 break;
3197         }
3198
3199         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3200         if (!pgdat)
3201                 goto out;
3202
3203         /* Account for the throttling */
3204         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3205
3206         /*
3207          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3208          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3209          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3210          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3211          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3212          * second before continuing.
3213          */
3214         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3215                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3216                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3217
3218                 goto check_pending;
3219         }
3220
3221         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3222         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3223                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3224
3225 check_pending:
3226         if (fatal_signal_pending(current))
3227                 return true;
3228
3229 out:
3230         return false;
3231 }
3232
3233 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3234                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3235 {
3236         unsigned long nr_reclaimed;
3237         struct scan_control sc = {
3238                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3239                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3240                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3241                 .order = order,
3242                 .nodemask = nodemask,
3243                 .priority = DEF_PRIORITY,
3244                 .may_writepage = !laptop_mode,
3245                 .may_unmap = 1,
3246                 .may_swap = 1,
3247         };
3248
3249         /*
3250          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3251          * Confirm they are large enough for max values.
3252          */
3253         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3254         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3255         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3256
3257         /*
3258          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3259          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3260          * point.
3261          */
3262         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3263                 return 1;
3264
3265         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3266         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3267
3268         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3269
3270         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3271         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3272
3273         return nr_reclaimed;
3274 }
3275
3276 #ifdef CONFIG_MEMCG
3277
3278 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3279 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3280                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3281                                                 pg_data_t *pgdat,
3282                                                 unsigned long *nr_scanned)
3283 {
3284         struct scan_control sc = {
3285                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3286                 .target_mem_cgroup = memcg,
3287                 .may_writepage = !laptop_mode,
3288                 .may_unmap = 1,
3289                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3290                 .may_swap = !noswap,
3291         };
3292
3293         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3294
3295         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3296                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3297
3298         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3299                                                       sc.gfp_mask);
3300
3301         /*
3302          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3303          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3304          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3305          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3306          * the priority and make it zero.
3307          */
3308         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc);
3309
3310         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3311
3312         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3313
3314         return sc.nr_reclaimed;
3315 }
3316
3317 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3318                                            unsigned long nr_pages,
3319                                            gfp_t gfp_mask,
3320                                            bool may_swap)
3321 {
3322         unsigned long nr_reclaimed;
3323         unsigned long pflags;
3324         unsigned int noreclaim_flag;
3325         struct scan_control sc = {
3326                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3327                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3328                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3329                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3330                 .target_mem_cgroup = memcg,
3331                 .priority = DEF_PRIORITY,
3332                 .may_writepage = !laptop_mode,
3333                 .may_unmap = 1,
3334                 .may_swap = may_swap,
3335         };
3336         /*
3337          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3338          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3339          * the reclaim does not bail out early.
3340          */
3341         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3342
3343         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3344
3345         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3346
3347         psi_memstall_enter(&pflags);
3348         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3349
3350         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3351
3352         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3353         psi_memstall_leave(&pflags);
3354
3355         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3356         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3357
3358         return nr_reclaimed;
3359 }
3360 #endif
3361
3362 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3363                                 struct scan_control *sc)
3364 {
3365         struct mem_cgroup *memcg;
3366
3367         if (!total_swap_pages)
3368                 return;
3369
3370         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3371         do {
3372                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3373
3374                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3375                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3376                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3377
3378                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3379         } while (memcg);
3380 }
3381
3382 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3383 {
3384         int i;
3385         struct zone *zone;
3386
3387         /*
3388          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3389          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3390          * should not be checked at the time time as reclaim would
3391          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3392          * zone is balanced.
3393          */
3394         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3395                 zone = pgdat->node_zones + i;
3396                 if (!managed_zone(zone))
3397                         continue;
3398
3399                 if (zone->watermark_boost)
3400                         return true;
3401         }
3402
3403         return false;
3404 }
3405
3406 /*
3407  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3408  * and classzone_idx
3409  */
3410 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3411 {
3412         int i;
3413         unsigned long mark = -1;
3414         struct zone *zone;
3415
3416         /*
3417          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3418          * meet watermarks.
3419          */
3420         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3421                 zone = pgdat->node_zones + i;
3422
3423                 if (!managed_zone(zone))
3424                         continue;
3425
3426                 mark = high_wmark_pages(zone);
3427                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3428                         return true;
3429         }
3430
3431         /*
3432          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3433          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3434          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3435          */
3436         if (mark == -1)
3437                 return true;
3438
3439         return false;
3440 }
3441
3442 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3443 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3444 {
3445         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3446         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3447         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3448 }
3449
3450 /*
3451  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3452  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3453  *
3454  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3455  */
3456 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3457 {
3458         /*
3459          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3460          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3461          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3462          * throttled. There is also a potential race if processes get
3463          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3464          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3465          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3466          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3467          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3468          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3469          * that here we are under prepare_to_wait().
3470          */
3471         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3472                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3473
3474         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3475         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3476                 return true;
3477
3478         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3479                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3480                 return true;
3481         }
3482
3483         return false;
3484 }
3485
3486 /*
3487  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3488  * zone that is currently unbalanced.
3489  *
3490  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3491  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3492  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3493  */
3494 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3495                                struct scan_control *sc)
3496 {
3497         struct zone *zone;
3498         int z;
3499
3500         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3501         sc->nr_to_reclaim = 0;
3502         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3503                 zone = pgdat->node_zones + z;
3504                 if (!managed_zone(zone))
3505                         continue;
3506
3507                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3508         }
3509
3510         /*
3511          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3512          * now pressure is applied based on node LRU order.
3513          */
3514         shrink_node(pgdat, sc);
3515
3516         /*
3517          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3518          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3519          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3520          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3521          * can direct reclaim/compact.
3522          */
3523         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3524                 sc->order = 0;
3525
3526         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3527 }
3528
3529 /*
3530  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3531  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3532  * balanced.
3533  *
3534  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3535  *
3536  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3537  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3538  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3539  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3540  * balanced.
3541  */
3542 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3543 {
3544         int i;
3545         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3546         unsigned long nr_soft_scanned;
3547         unsigned long pflags;
3548         unsigned long nr_boost_reclaim;
3549         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3550         bool boosted;
3551         struct zone *zone;
3552         struct scan_control sc = {
3553                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3554                 .order = order,
3555                 .may_unmap = 1,
3556         };
3557
3558         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3559         psi_memstall_enter(&pflags);
3560         __fs_reclaim_acquire();
3561
3562         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3563
3564         /*
3565          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3566          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3567          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3568          */
3569         nr_boost_reclaim = 0;
3570         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3571                 zone = pgdat->node_zones + i;
3572                 if (!managed_zone(zone))
3573                         continue;
3574
3575                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3576                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3577         }
3578         boosted = nr_boost_reclaim;
3579
3580 restart:
3581         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3582         do {
3583                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3584                 bool raise_priority = true;
3585                 bool balanced;
3586                 bool ret;
3587
3588                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3589
3590                 /*
3591                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3592                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3593                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3594                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3595                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3596                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3597                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3598                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3599                  */
3600                 if (buffer_heads_over_limit) {
3601                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3602                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3603                                 if (!managed_zone(zone))
3604                                         continue;
3605
3606                                 sc.reclaim_idx = i;
3607                                 break;
3608                         }
3609                 }
3610
3611                 /*
3612                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3613                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3614                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3615                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3616                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3617                  */
3618                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3619                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3620                         nr_boost_reclaim = 0;
3621                         goto restart;
3622                 }
3623
3624                 /*
3625                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3626                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3627                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3628                  */
3629                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3630                         goto out;
3631
3632                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3633                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3634                         raise_priority = false;
3635
3636                 /*
3637                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3638                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3639                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3640                  * reclaim will be aborted.
3641                  */
3642                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3643                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3644
3645                 /*
3646                  * Do some background aging of the anon list, to give
3647                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3648                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3649                  * about consistent aging.
3650                  */
3651                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3652
3653                 /*
3654                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3655                  * even in laptop mode.
3656                  */
3657                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3658                         sc.may_writepage = 1;
3659
3660                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3661                 sc.nr_scanned = 0;
3662                 nr_soft_scanned = 0;
3663                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3664                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3665                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3666
3667                 /*
3668                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3669                  * enough pages are already being scanned that that high
3670                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3671                  */
3672                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3673                         raise_priority = false;
3674
3675                 /*
3676                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3677                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3678                  * able to safely make forward progress. Wake them
3679                  */
3680                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3681                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3682                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3683
3684                 /* Check if kswapd should be suspending */
3685                 __fs_reclaim_release();
3686                 ret = try_to_freeze();
3687                 __fs_reclaim_acquire();
3688                 if (ret || kthread_should_stop())
3689                         break;
3690
3691                 /*
3692                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3693                  * progress in reclaiming pages
3694                  */
3695                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3696                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3697
3698                 /*
3699                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3700                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3701                  * extreme circumstances.
3702                  */
3703                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3704                         break;
3705
3706                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3707                         sc.priority--;
3708         } while (sc.priority >= 1);
3709
3710         if (!sc.nr_reclaimed)
3711                 pgdat->kswapd_failures++;
3712
3713 out:
3714         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3715         if (boosted) {
3716                 unsigned long flags;
3717
3718                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3719                         if (!zone_boosts[i])
3720                                 continue;
3721
3722                         /* Increments are under the zone lock */
3723                         zone = pgdat->node_zones + i;
3724                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3725                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3726                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3727                 }
3728
3729                 /*
3730                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3731                  * pageblocks.
3732                  */
3733                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3734         }
3735
3736         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3737         __fs_reclaim_release();
3738         psi_memstall_leave(&pflags);
3739         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3740
3741         /*
3742          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3743          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3744          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3745          * remain at the higher level.
3746          */
3747         return sc.order;
3748 }
3749
3750 /*
3751  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3752  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3753  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3754  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3755  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3756  */
3757 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3758                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3759 {
3760         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3761                 return prev_classzone_idx;
3762         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3763 }
3764
3765 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3766                                 unsigned int classzone_idx)
3767 {
3768         long remaining = 0;
3769         DEFINE_WAIT(wait);
3770
3771         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3772                 return;
3773
3774         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3775
3776         /*
3777          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3778          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3779          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3780          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3781          * succeed.
3782          */
3783         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3784                 /*
3785                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3786                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3787                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3788                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3789                  */
3790                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3791
3792                 /*
3793                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3794                  * allocation of the requested order possible.
3795                  */
3796                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3797
3798                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3799
3800                 /*
3801                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3802                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3803                  * the previous request that slept prematurely.
3804                  */
3805                 if (remaining) {
3806                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3807                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3808                 }
3809
3810                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3811                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3812         }
3813
3814         /*
3815          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3816          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3817          */
3818         if (!remaining &&
3819             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3820                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3821
3822                 /*
3823                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3824                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3825                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3826                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3827                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3828                  * them before going back to sleep.
3829                  */
3830                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3831
3832                 if (!kthread_should_stop())
3833                         schedule();
3834
3835                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3836         } else {
3837                 if (remaining)
3838                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3839                 else
3840                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3841         }
3842         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3843 }
3844
3845 /*
3846  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3847  * from the init process.
3848  *
3849  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3850  * free memory available even if there is no other activity
3851  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3852  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3853  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3854  *
3855  * If there are applications that are active memory-allocators
3856  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3857  */
3858 static int kswapd(void *p)
3859 {
3860         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3861         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3862         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3863         struct task_struct *tsk = current;
3864         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3865
3866         if (!cpumask_empty(cpumask))
3867                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3868
3869         /*
3870          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3871          * and that if we need more memory we should get access to it
3872          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3873          * never get caught in the normal page freeing logic.
3874          *
3875          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3876          * you need a small amount of memory in order to be able to
3877          * page out something else, and this flag essentially protects
3878          * us from recursively trying to free more memory as we're
3879          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3880          */
3881         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3882         set_freezable();
3883
3884         pgdat->kswapd_order = 0;
3885         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3886         for ( ; ; ) {
3887                 bool ret;
3888
3889                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3890                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3891
3892 kswapd_try_sleep:
3893                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3894                                         classzone_idx);
3895
3896                 /* Read the new order and classzone_idx */
3897                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3898                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3899                 pgdat->kswapd_order = 0;
3900                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3901
3902                 ret = try_to_freeze();
3903                 if (kthread_should_stop())
3904                         break;
3905
3906                 /*
3907                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3908                  * after returning from the refrigerator
3909                  */
3910                 if (ret)
3911                         continue;
3912
3913                 /*
3914                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3915                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3916                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3917                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3918                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3919                  * request (alloc_order).
3920                  */
3921                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3922                                                 alloc_order);
3923                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3924                 if (reclaim_order < alloc_order)
3925                         goto kswapd_try_sleep;
3926         }
3927
3928         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3929
3930         return 0;
3931 }
3932
3933 /*
3934  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3935  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3936  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3937  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3938  * needed.
3939  */
3940 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3941                    enum zone_type classzone_idx)
3942 {
3943         pg_data_t *pgdat;
3944
3945         if (!managed_zone(zone))
3946                 return;
3947
3948         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3949                 return;
3950         pgdat = zone->zone_pgdat;
3951
3952         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3953                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3954         else
3955                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3956                                                   classzone_idx);
3957         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3958         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3959                 return;
3960
3961         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3962         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3963             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3964              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3965                 /*
3966                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3967                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3968                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3969                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3970                  * ratelimit its work.
3971                  */
3972                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3973                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3974                 return;
3975         }
3976
3977         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3978                                       gfp_flags);
3979         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3980 }
3981
3982 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3983 /*
3984  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3985  * freed pages.
3986  *
3987  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3988  * LRU order by reclaiming preferentially
3989  * inactive > active > active referenced > active mapped
3990  */
3991 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3992 {
3993         struct scan_control sc = {
3994                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3995                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3996                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3997                 .priority = DEF_PRIORITY,
3998                 .may_writepage = 1,
3999                 .may_unmap = 1,
4000                 .may_swap = 1,
4001                 .hibernation_mode = 1,
4002         };
4003         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4004         unsigned long nr_reclaimed;
4005         unsigned int noreclaim_flag;
4006
4007         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4008         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4009         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4010
4011         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4012
4013         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4014         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4015         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4016
4017         return nr_reclaimed;
4018 }
4019 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4020
4021 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4022    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4023    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4024    restore their cpu bindings. */
4025 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4026 {
4027         int nid;
4028
4029         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4030                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4031                 const struct cpumask *mask;
4032
4033                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4034
4035                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4036                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4037                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4038         }
4039         return 0;
4040 }
4041
4042 /*
4043  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4044  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4045  */
4046 int kswapd_run(int nid)
4047 {
4048         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4049         int ret = 0;
4050
4051         if (pgdat->kswapd)
4052                 return 0;
4053
4054         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4055         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4056                 /* failure at boot is fatal */
4057                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4058                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4059                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4060                 pgdat->kswapd = NULL;
4061         }
4062         return ret;
4063 }
4064
4065 /*
4066  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4067  * hold mem_hotplug_begin/end().
4068  */
4069 void kswapd_stop(int nid)
4070 {
4071         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4072
4073         if (kswapd) {
4074                 kthread_stop(kswapd);
4075                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4076         }
4077 }
4078
4079 static int __init kswapd_init(void)
4080 {
4081         int nid, ret;
4082
4083         swap_setup();
4084         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4085                 kswapd_run(nid);
4086         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4087                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4088                                         NULL);
4089         WARN_ON(ret < 0);
4090         return 0;
4091 }
4092
4093 module_init(kswapd_init)
4094
4095 #ifdef CONFIG_NUMA
4096 /*
4097  * Node reclaim mode
4098  *
4099  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4100  * the watermarks.
4101  */
4102 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4103
4104 #define RECLAIM_OFF 0
4105 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4106 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4107 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4108
4109 /*
4110  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4111  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4112  * a zone.
4113  */
4114 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4115
4116 /*
4117  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4118  * occur.
4119  */
4120 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4121
4122 /*
4123  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4124  * slab reclaim needs to occur.
4125  */
4126 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4127
4128 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4129 {
4130         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4131         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4132                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4133
4134         /*
4135          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4136          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4137          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4138          */
4139         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4140 }
4141
4142 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4143 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4144 {
4145         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4146         unsigned long delta = 0;
4147
4148         /*
4149          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4150          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4151          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4152          * a better estimate
4153          */
4154         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4155                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4156         else
4157                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4158
4159         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4160         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4161                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4162
4163         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4164         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4165                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4166
4167         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4168 }
4169
4170 /*
4171  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4172  */
4173 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4174 {
4175         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4176         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4177         struct task_struct *p = current;
4178         unsigned int noreclaim_flag;
4179         struct scan_control sc = {
4180                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4181                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4182                 .order = order,
4183                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4184                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4185                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4186                 .may_swap = 1,
4187                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4188         };
4189
4190         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4191                                            sc.gfp_mask);
4192
4193         cond_resched();
4194         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4195         /*
4196          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4197          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4198          * and RECLAIM_UNMAP.
4199          */
4200         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4201         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4202         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4203
4204         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4205                 /*
4206                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4207                  * priorities until we have enough memory freed.
4208                  */
4209                 do {
4210                         shrink_node(pgdat, &sc);
4211                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4212         }
4213
4214         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4215         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4216         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4217         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4218
4219         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4220
4221         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4222 }
4223
4224 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4225 {
4226         int ret;
4227
4228         /*
4229          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4230          * slab pages if we are over the defined limits.
4231          *
4232          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4233          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4234          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4235          * if less than a specified percentage of the node is used by
4236          * unmapped file backed pages.
4237          */
4238         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4239             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4240                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4241
4242         /*
4243          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4244          */
4245         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4246                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4247
4248         /*
4249          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4250          * have associated processors. This will favor the local processor
4251          * over remote processors and spread off node memory allocations
4252          * as wide as possible.
4253          */
4254         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4255                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4256
4257         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4258                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4259
4260         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4261         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4262
4263         if (!ret)
4264                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4265
4266         return ret;
4267 }
4268 #endif
4269
4270 /*
4271  * page_evictable - test whether a page is evictable
4272  * @page: the page to test
4273  *
4274  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4275  * lists vs unevictable list.
4276  *
4277  * Reasons page might not be evictable:
4278  * (1) page's mapping marked unevictable
4279  * (2) page is part of an mlocked VMA
4280  *
4281  */
4282 int page_evictable(struct page *page)
4283 {
4284         int ret;
4285
4286         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4287         rcu_read_lock();
4288         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4289         rcu_read_unlock();
4290         return ret;
4291 }
4292
4293 /**
4294  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4295  * appropriate zone lru list
4296  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4297  *
4298  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4299  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4300  * should be only used for lru pages.
4301  */
4302 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4303 {
4304         struct lruvec *lruvec;
4305         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4306         int pgscanned = 0;
4307         int pgrescued = 0;
4308         int i;
4309
4310         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4311                 struct page *page = pvec->pages[i];
4312                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4313
4314                 pgscanned++;
4315                 if (pagepgdat != pgdat) {
4316                         if (pgdat)
4317                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4318                         pgdat = pagepgdat;
4319                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4320                 }
4321                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4322
4323                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4324                         continue;
4325
4326                 if (page_evictable(page)) {
4327                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4328
4329                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4330                         ClearPageUnevictable(page);
4331                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4332                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4333                         pgrescued++;
4334                 }
4335         }
4336
4337         if (pgdat) {
4338                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4339                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4340                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4341         }
4342 }
4343 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);