xhci: Fix USB ports for Dell Inspiron 5775
[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/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119
120         struct {
121                 unsigned int dirty;
122                 unsigned int unqueued_dirty;
123                 unsigned int congested;
124                 unsigned int writeback;
125                 unsigned int immediate;
126                 unsigned int file_taken;
127                 unsigned int taken;
128         } nr;
129 };
130
131 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
133         do {                                                            \
134                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
135                         struct page *prev;                              \
136                                                                         \
137                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
138                         prefetch(&prev->_field);                        \
139                 }                                                       \
140         } while (0)
141 #else
142 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
143 #endif
144
145 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
147         do {                                                            \
148                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
149                         struct page *prev;                              \
150                                                                         \
151                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
152                         prefetchw(&prev->_field);                       \
153                 }                                                       \
154         } while (0)
155 #else
156 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
157 #endif
158
159 /*
160  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
161  */
162 int vm_swappiness = 60;
163 /*
164  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
165  * zones.
166  */
167 unsigned long vm_total_pages;
168
169 static LIST_HEAD(shrinker_list);
170 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
171
172 #ifdef CONFIG_MEMCG
173 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
174 {
175         return !sc->target_mem_cgroup;
176 }
177
178 /**
179  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
180  * @sc: scan_control in question
181  *
182  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
183  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
184  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
185  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
186  * allocation and configurability.
187  *
188  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
189  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
190  */
191 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
192 {
193         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
194
195         if (!memcg)
196                 return true;
197 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
198         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
199                 return true;
200 #endif
201         return false;
202 }
203
204 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
205                                 struct mem_cgroup *memcg,
206                                 bool congested)
207 {
208         struct mem_cgroup_per_node *mn;
209
210         if (!memcg)
211                 return;
212
213         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
214         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
215 }
216
217 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
218                         struct mem_cgroup *memcg)
219 {
220         struct mem_cgroup_per_node *mn;
221
222         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
223         return READ_ONCE(mn->congested);
224
225 }
226 #else
227 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
228 {
229         return true;
230 }
231
232 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
233 {
234         return true;
235 }
236
237 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
238                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
239 {
240 }
241
242 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
243                         struct mem_cgroup *memcg)
244 {
245         return false;
246
247 }
248 #endif
249
250 /*
251  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
252  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
253  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
254  */
255 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
256 {
257         unsigned long nr;
258
259         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
260                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
261         if (get_nr_swap_pages() > 0)
262                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
263                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
264
265         return nr;
266 }
267
268 /**
269  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
270  * @lruvec: lru vector
271  * @lru: lru to use
272  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
273  */
274 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
275 {
276         unsigned long lru_size;
277         int zid;
278
279         if (!mem_cgroup_disabled())
280                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
281         else
282                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
283
284         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
285                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
286                 unsigned long size;
287
288                 if (!managed_zone(zone))
289                         continue;
290
291                 if (!mem_cgroup_disabled())
292                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
293                 else
294                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
295                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
296                 lru_size -= min(size, lru_size);
297         }
298
299         return lru_size;
300
301 }
302
303 /*
304  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
305  */
306 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
307 {
308         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
309
310         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
311                 size *= nr_node_ids;
312
313         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
314         if (!shrinker->nr_deferred)
315                 return -ENOMEM;
316
317         down_write(&shrinker_rwsem);
318         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
319         up_write(&shrinker_rwsem);
320         return 0;
321 }
322 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
323
324 /*
325  * Remove one
326  */
327 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
328 {
329         if (!shrinker->nr_deferred)
330                 return;
331         down_write(&shrinker_rwsem);
332         list_del(&shrinker->list);
333         up_write(&shrinker_rwsem);
334         kfree(shrinker->nr_deferred);
335         shrinker->nr_deferred = NULL;
336 }
337 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
338
339 #define SHRINK_BATCH 128
340
341 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
342                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
343 {
344         unsigned long freed = 0;
345         unsigned long long delta;
346         long total_scan;
347         long freeable;
348         long nr;
349         long new_nr;
350         int nid = shrinkctl->nid;
351         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
352                                           : SHRINK_BATCH;
353         long scanned = 0, next_deferred;
354
355         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
356         if (freeable == 0)
357                 return 0;
358
359         /*
360          * copy the current shrinker scan count into a local variable
361          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
362          * don't also do this scanning work.
363          */
364         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
365
366         total_scan = nr;
367         delta = freeable >> priority;
368         delta *= 4;
369         do_div(delta, shrinker->seeks);
370         total_scan += delta;
371         if (total_scan < 0) {
372                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
373                        shrinker->scan_objects, total_scan);
374                 total_scan = freeable;
375                 next_deferred = nr;
376         } else
377                 next_deferred = total_scan;
378
379         /*
380          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
381          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
382          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
383          * nr being built up so when a shrink that can do some work
384          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
385          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
386          * memory.
387          *
388          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
389          * a large delta change is calculated directly.
390          */
391         if (delta < freeable / 4)
392                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
393
394         /*
395          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
396          * never try to free more than twice the estimate number of
397          * freeable entries.
398          */
399         if (total_scan > freeable * 2)
400                 total_scan = freeable * 2;
401
402         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
403                                    freeable, delta, total_scan, priority);
404
405         /*
406          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
407          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
408          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
409          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
410          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
411          * objects spread over several slabs with usage less than the
412          * batch_size.
413          *
414          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
415          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
416          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
417          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
418          * possible.
419          */
420         while (total_scan >= batch_size ||
421                total_scan >= freeable) {
422                 unsigned long ret;
423                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
424
425                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
426                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
427                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
428                 if (ret == SHRINK_STOP)
429                         break;
430                 freed += ret;
431
432                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
433                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
434                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
435
436                 cond_resched();
437         }
438
439         if (next_deferred >= scanned)
440                 next_deferred -= scanned;
441         else
442                 next_deferred = 0;
443         /*
444          * move the unused scan count back into the shrinker in a
445          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
446          * scan, there is no need to do an update.
447          */
448         if (next_deferred > 0)
449                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
450                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
451         else
452                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
453
454         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
455         return freed;
456 }
457
458 /**
459  * shrink_slab - shrink slab caches
460  * @gfp_mask: allocation context
461  * @nid: node whose slab caches to target
462  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
463  * @priority: the reclaim priority
464  *
465  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
466  *
467  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
468  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
469  *
470  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
471  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
472  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
473  * shrinkers are called.
474  *
475  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
476  * in order to get the scan target.
477  *
478  * Returns the number of reclaimed slab objects.
479  */
480 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
481                                  struct mem_cgroup *memcg,
482                                  int priority)
483 {
484         struct shrinker *shrinker;
485         unsigned long freed = 0;
486
487         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
488                 return 0;
489
490         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
491                 goto out;
492
493         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
494                 struct shrink_control sc = {
495                         .gfp_mask = gfp_mask,
496                         .nid = nid,
497                         .memcg = memcg,
498                 };
499
500                 /*
501                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
502                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
503                  * passing NULL for memcg.
504                  */
505                 if (memcg_kmem_enabled() &&
506                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
507                         continue;
508
509                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
510                         sc.nid = 0;
511
512                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
513                 /*
514                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
515                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
516                  * by parallel ongoing shrinking.
517                  */
518                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
519                         freed = freed ? : 1;
520                         break;
521                 }
522         }
523
524         up_read(&shrinker_rwsem);
525 out:
526         cond_resched();
527         return freed;
528 }
529
530 void drop_slab_node(int nid)
531 {
532         unsigned long freed;
533
534         do {
535                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
536
537                 freed = 0;
538                 do {
539                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
540                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
541         } while (freed > 10);
542 }
543
544 void drop_slab(void)
545 {
546         int nid;
547
548         for_each_online_node(nid)
549                 drop_slab_node(nid);
550 }
551
552 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
553 {
554         /*
555          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
556          * that isolated the page, the page cache radix tree and
557          * optional buffer heads at page->private.
558          */
559         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
560                 HPAGE_PMD_NR : 1;
561         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
562 }
563
564 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
565 {
566         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
567                 return 1;
568         if (!inode_write_congested(inode))
569                 return 1;
570         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
571                 return 1;
572         return 0;
573 }
574
575 /*
576  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
577  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
578  * fsync(), msync() or close().
579  *
580  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
581  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
582  * that page is locked, the mapping is pinned.
583  *
584  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
585  * __GFP_FS.
586  */
587 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
588                                 struct page *page, int error)
589 {
590         lock_page(page);
591         if (page_mapping(page) == mapping)
592                 mapping_set_error(mapping, error);
593         unlock_page(page);
594 }
595
596 /* possible outcome of pageout() */
597 typedef enum {
598         /* failed to write page out, page is locked */
599         PAGE_KEEP,
600         /* move page to the active list, page is locked */
601         PAGE_ACTIVATE,
602         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
603         PAGE_SUCCESS,
604         /* page is clean and locked */
605         PAGE_CLEAN,
606 } pageout_t;
607
608 /*
609  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
610  * Calls ->writepage().
611  */
612 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
613                          struct scan_control *sc)
614 {
615         /*
616          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
617          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
618          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
619          * stalls if we need to run get_block().  We could test
620          * PagePrivate for that.
621          *
622          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
623          * this page's queue, we can perform writeback even if that
624          * will block.
625          *
626          * If the page is swapcache, write it back even if that would
627          * block, for some throttling. This happens by accident, because
628          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
629          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
630          */
631         if (!is_page_cache_freeable(page))
632                 return PAGE_KEEP;
633         if (!mapping) {
634                 /*
635                  * Some data journaling orphaned pages can have
636                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
637                  */
638                 if (page_has_private(page)) {
639                         if (try_to_free_buffers(page)) {
640                                 ClearPageDirty(page);
641                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
642                                 return PAGE_CLEAN;
643                         }
644                 }
645                 return PAGE_KEEP;
646         }
647         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
648                 return PAGE_ACTIVATE;
649         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
650                 return PAGE_KEEP;
651
652         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
653                 int res;
654                 struct writeback_control wbc = {
655                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
656                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
657                         .range_start = 0,
658                         .range_end = LLONG_MAX,
659                         .for_reclaim = 1,
660                 };
661
662                 SetPageReclaim(page);
663                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
664                 if (res < 0)
665                         handle_write_error(mapping, page, res);
666                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
667                         ClearPageReclaim(page);
668                         return PAGE_ACTIVATE;
669                 }
670
671                 if (!PageWriteback(page)) {
672                         /* synchronous write or broken a_ops? */
673                         ClearPageReclaim(page);
674                 }
675                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
676                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
677                 return PAGE_SUCCESS;
678         }
679
680         return PAGE_CLEAN;
681 }
682
683 /*
684  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
685  * gets returned with a refcount of 0.
686  */
687 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
688                             bool reclaimed)
689 {
690         unsigned long flags;
691         int refcount;
692
693         BUG_ON(!PageLocked(page));
694         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
695
696         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
697         /*
698          * The non racy check for a busy page.
699          *
700          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
701          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
702          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
703          * here, then the following race may occur:
704          *
705          * get_user_pages(&page);
706          * [user mapping goes away]
707          * write_to(page);
708          *                              !PageDirty(page)    [good]
709          * SetPageDirty(page);
710          * put_page(page);
711          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
712          *
713          * [oops, our write_to data is lost]
714          *
715          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
716          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
717          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
718          *
719          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
720          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
721          */
722         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
723                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
724         else
725                 refcount = 2;
726         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
727                 goto cannot_free;
728         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
729         if (unlikely(PageDirty(page))) {
730                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
731                 goto cannot_free;
732         }
733
734         if (PageSwapCache(page)) {
735                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
736                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
737                 __delete_from_swap_cache(page);
738                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
739                 put_swap_page(page, swap);
740         } else {
741                 void (*freepage)(struct page *);
742                 void *shadow = NULL;
743
744                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
745                 /*
746                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
747                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
748                  *
749                  * But don't store shadows in an address space that is
750                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
751                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
752                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
753                  * back.
754                  *
755                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
756                  * only page cache pages found in these are zero pages
757                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
758                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
759                  * same address_space.
760                  */
761                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
762                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
763                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
764                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
765                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
766
767                 if (freepage != NULL)
768                         freepage(page);
769         }
770
771         return 1;
772
773 cannot_free:
774         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
775         return 0;
776 }
777
778 /*
779  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
780  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
781  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
782  * this page.
783  */
784 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
785 {
786         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
787                 /*
788                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
789                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
790                  * atomic operation.
791                  */
792                 page_ref_unfreeze(page, 1);
793                 return 1;
794         }
795         return 0;
796 }
797
798 /**
799  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
800  * @page: page to be put back to appropriate lru list
801  *
802  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
803  * Page may still be unevictable for other reasons.
804  *
805  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
806  */
807 void putback_lru_page(struct page *page)
808 {
809         lru_cache_add(page);
810         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
811 }
812
813 enum page_references {
814         PAGEREF_RECLAIM,
815         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
816         PAGEREF_KEEP,
817         PAGEREF_ACTIVATE,
818 };
819
820 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
821                                                   struct scan_control *sc)
822 {
823         int referenced_ptes, referenced_page;
824         unsigned long vm_flags;
825
826         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
827                                           &vm_flags);
828         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
829
830         /*
831          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
832          * move the page to the unevictable list.
833          */
834         if (vm_flags & VM_LOCKED)
835                 return PAGEREF_RECLAIM;
836
837         if (referenced_ptes) {
838                 if (PageSwapBacked(page))
839                         return PAGEREF_ACTIVATE;
840                 /*
841                  * All mapped pages start out with page table
842                  * references from the instantiating fault, so we need
843                  * to look twice if a mapped file page is used more
844                  * than once.
845                  *
846                  * Mark it and spare it for another trip around the
847                  * inactive list.  Another page table reference will
848                  * lead to its activation.
849                  *
850                  * Note: the mark is set for activated pages as well
851                  * so that recently deactivated but used pages are
852                  * quickly recovered.
853                  */
854                 SetPageReferenced(page);
855
856                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
857                         return PAGEREF_ACTIVATE;
858
859                 /*
860                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
861                  */
862                 if (vm_flags & VM_EXEC)
863                         return PAGEREF_ACTIVATE;
864
865                 return PAGEREF_KEEP;
866         }
867
868         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
869         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
870                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
871
872         return PAGEREF_RECLAIM;
873 }
874
875 /* Check if a page is dirty or under writeback */
876 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
877                                        bool *dirty, bool *writeback)
878 {
879         struct address_space *mapping;
880
881         /*
882          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
883          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
884          */
885         if (!page_is_file_cache(page) ||
886             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
887                 *dirty = false;
888                 *writeback = false;
889                 return;
890         }
891
892         /* By default assume that the page flags are accurate */
893         *dirty = PageDirty(page);
894         *writeback = PageWriteback(page);
895
896         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
897         if (!page_has_private(page))
898                 return;
899
900         mapping = page_mapping(page);
901         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
902                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
903 }
904
905 /*
906  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
907  */
908 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
909                                       struct pglist_data *pgdat,
910                                       struct scan_control *sc,
911                                       enum ttu_flags ttu_flags,
912                                       struct reclaim_stat *stat,
913                                       bool force_reclaim)
914 {
915         LIST_HEAD(ret_pages);
916         LIST_HEAD(free_pages);
917         int pgactivate = 0;
918         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
919         unsigned nr_dirty = 0;
920         unsigned nr_congested = 0;
921         unsigned nr_reclaimed = 0;
922         unsigned nr_writeback = 0;
923         unsigned nr_immediate = 0;
924         unsigned nr_ref_keep = 0;
925         unsigned nr_unmap_fail = 0;
926
927         cond_resched();
928
929         while (!list_empty(page_list)) {
930                 struct address_space *mapping;
931                 struct page *page;
932                 int may_enter_fs;
933                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
934                 bool dirty, writeback;
935
936                 cond_resched();
937
938                 page = lru_to_page(page_list);
939                 list_del(&page->lru);
940
941                 if (!trylock_page(page))
942                         goto keep;
943
944                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
945
946                 sc->nr_scanned++;
947
948                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
949                         goto activate_locked;
950
951                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
952                         goto keep_locked;
953
954                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
955                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
956                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
957                         sc->nr_scanned++;
958
959                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
960                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
961
962                 /*
963                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
964                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
965                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
966                  * is all dirty unqueued pages.
967                  */
968                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
969                 if (dirty || writeback)
970                         nr_dirty++;
971
972                 if (dirty && !writeback)
973                         nr_unqueued_dirty++;
974
975                 /*
976                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
977                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
978                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
979                  * end of the LRU a second time.
980                  */
981                 mapping = page_mapping(page);
982                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
983                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
984                     (writeback && PageReclaim(page)))
985                         nr_congested++;
986
987                 /*
988                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
989                  * are three cases to consider.
990                  *
991                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
992                  *    under writeback and this page is both under writeback and
993                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
994                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
995                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
996                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
997                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
998                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
999                  *    caller can stall after page list has been processed.
1000                  *
1001                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1002                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1003                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1004                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1005                  *    reclaim and continue scanning.
1006                  *
1007                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1008                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1009                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1010                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1011                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1012                  *    would probably show more reasons.
1013                  *
1014                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1015                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1016                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1017                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1018                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1019                  *
1020                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1021                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1022                  * inactive list and refilling from the active list. The
1023                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1024                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1025                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1026                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1027                  * takes to write them to disk.
1028                  */
1029                 if (PageWriteback(page)) {
1030                         /* Case 1 above */
1031                         if (current_is_kswapd() &&
1032                             PageReclaim(page) &&
1033                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1034                                 nr_immediate++;
1035                                 goto activate_locked;
1036
1037                         /* Case 2 above */
1038                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1039                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1040                                 /*
1041                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1042                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1043                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1044                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1045                                  * enough to care.  What we do want is for this
1046                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1047                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1048                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1049                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1050                                  */
1051                                 SetPageReclaim(page);
1052                                 nr_writeback++;
1053                                 goto activate_locked;
1054
1055                         /* Case 3 above */
1056                         } else {
1057                                 unlock_page(page);
1058                                 wait_on_page_writeback(page);
1059                                 /* then go back and try same page again */
1060                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1061                                 continue;
1062                         }
1063                 }
1064
1065                 if (!force_reclaim)
1066                         references = page_check_references(page, sc);
1067
1068                 switch (references) {
1069                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1070                         goto activate_locked;
1071                 case PAGEREF_KEEP:
1072                         nr_ref_keep++;
1073                         goto keep_locked;
1074                 case PAGEREF_RECLAIM:
1075                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1076                         ; /* try to reclaim the page below */
1077                 }
1078
1079                 /*
1080                  * Anonymous process memory has backing store?
1081                  * Try to allocate it some swap space here.
1082                  * Lazyfree page could be freed directly
1083                  */
1084                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1085                         if (!PageSwapCache(page)) {
1086                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1087                                         goto keep_locked;
1088                                 if (PageTransHuge(page)) {
1089                                         /* cannot split THP, skip it */
1090                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1091                                                 goto activate_locked;
1092                                         /*
1093                                          * Split pages without a PMD map right
1094                                          * away. Chances are some or all of the
1095                                          * tail pages can be freed without IO.
1096                                          */
1097                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1098                                             split_huge_page_to_list(page,
1099                                                                     page_list))
1100                                                 goto activate_locked;
1101                                 }
1102                                 if (!add_to_swap(page)) {
1103                                         if (!PageTransHuge(page))
1104                                                 goto activate_locked;
1105                                         /* Fallback to swap normal pages */
1106                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1107                                                                     page_list))
1108                                                 goto activate_locked;
1109 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1110                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1111 #endif
1112                                         if (!add_to_swap(page))
1113                                                 goto activate_locked;
1114                                 }
1115
1116                                 may_enter_fs = 1;
1117
1118                                 /* Adding to swap updated mapping */
1119                                 mapping = page_mapping(page);
1120                         }
1121                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1122                         /* Split file THP */
1123                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1124                                 goto keep_locked;
1125                 }
1126
1127                 /*
1128                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1129                  * processes. Try to unmap it here.
1130                  */
1131                 if (page_mapped(page)) {
1132                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1133
1134                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1135                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1136                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1137                                 nr_unmap_fail++;
1138                                 goto activate_locked;
1139                         }
1140                 }
1141
1142                 if (PageDirty(page)) {
1143                         /*
1144                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1145                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1146                          * injecting inefficient single-page IO into
1147                          * flusher writeback as much as possible: only
1148                          * write pages when we've encountered many
1149                          * dirty pages, and when we've already scanned
1150                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1151                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1152                          */
1153                         if (page_is_file_cache(page) &&
1154                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1155                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1156                                 /*
1157                                  * Immediately reclaim when written back.
1158                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1159                                  * except we already have the page isolated
1160                                  * and know it's dirty
1161                                  */
1162                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1163                                 SetPageReclaim(page);
1164
1165                                 goto activate_locked;
1166                         }
1167
1168                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1169                                 goto keep_locked;
1170                         if (!may_enter_fs)
1171                                 goto keep_locked;
1172                         if (!sc->may_writepage)
1173                                 goto keep_locked;
1174
1175                         /*
1176                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1177                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1178                          * starts and then write it out here.
1179                          */
1180                         try_to_unmap_flush_dirty();
1181                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1182                         case PAGE_KEEP:
1183                                 goto keep_locked;
1184                         case PAGE_ACTIVATE:
1185                                 goto activate_locked;
1186                         case PAGE_SUCCESS:
1187                                 if (PageWriteback(page))
1188                                         goto keep;
1189                                 if (PageDirty(page))
1190                                         goto keep;
1191
1192                                 /*
1193                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1194                                  * ahead and try to reclaim the page.
1195                                  */
1196                                 if (!trylock_page(page))
1197                                         goto keep;
1198                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1199                                         goto keep_locked;
1200                                 mapping = page_mapping(page);
1201                         case PAGE_CLEAN:
1202                                 ; /* try to free the page below */
1203                         }
1204                 }
1205
1206                 /*
1207                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1208                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1209                  * the page as well.
1210                  *
1211                  * We do this even if the page is PageDirty().
1212                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1213                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1214                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1215                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1216                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1217                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1218                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1219                  *
1220                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1221                  * the pages which were not successfully invalidated in
1222                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1223                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1224                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1225                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1226                  */
1227                 if (page_has_private(page)) {
1228                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1229                                 goto activate_locked;
1230                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1231                                 unlock_page(page);
1232                                 if (put_page_testzero(page))
1233                                         goto free_it;
1234                                 else {
1235                                         /*
1236                                          * rare race with speculative reference.
1237                                          * the speculative reference will free
1238                                          * this page shortly, so we may
1239                                          * increment nr_reclaimed here (and
1240                                          * leave it off the LRU).
1241                                          */
1242                                         nr_reclaimed++;
1243                                         continue;
1244                                 }
1245                         }
1246                 }
1247
1248                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1249                         /* follow __remove_mapping for reference */
1250                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1251                                 goto keep_locked;
1252                         if (PageDirty(page)) {
1253                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1254                                 goto keep_locked;
1255                         }
1256
1257                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1258                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1259                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1260                         goto keep_locked;
1261                 /*
1262                  * At this point, we have no other references and there is
1263                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1264                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1265                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1266                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1267                  */
1268                 __ClearPageLocked(page);
1269 free_it:
1270                 nr_reclaimed++;
1271
1272                 /*
1273                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1274                  * appear not as the counts should be low
1275                  */
1276                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1277                         mem_cgroup_uncharge(page);
1278                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1279                 } else
1280                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1281                 continue;
1282
1283 activate_locked:
1284                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1285                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1286                                                 PageMlocked(page)))
1287                         try_to_free_swap(page);
1288                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1289                 if (!PageMlocked(page)) {
1290                         SetPageActive(page);
1291                         pgactivate++;
1292                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1293                 }
1294 keep_locked:
1295                 unlock_page(page);
1296 keep:
1297                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1298                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1299         }
1300
1301         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1302         try_to_unmap_flush();
1303         free_unref_page_list(&free_pages);
1304
1305         list_splice(&ret_pages, page_list);
1306         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1307
1308         if (stat) {
1309                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1310                 stat->nr_congested = nr_congested;
1311                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1312                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1313                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1314                 stat->nr_activate = pgactivate;
1315                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1316                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1317         }
1318         return nr_reclaimed;
1319 }
1320
1321 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1322                                             struct list_head *page_list)
1323 {
1324         struct scan_control sc = {
1325                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1326                 .priority = DEF_PRIORITY,
1327                 .may_unmap = 1,
1328         };
1329         unsigned long ret;
1330         struct page *page, *next;
1331         LIST_HEAD(clean_pages);
1332
1333         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1334                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1335                     !__PageMovable(page)) {
1336                         ClearPageActive(page);
1337                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1338                 }
1339         }
1340
1341         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1342                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1343         list_splice(&clean_pages, page_list);
1344         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1345         return ret;
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1350  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1351  * freed elsewhere are also ignored.
1352  *
1353  * page:        page to consider
1354  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1355  *
1356  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1357  */
1358 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1359 {
1360         int ret = -EINVAL;
1361
1362         /* Only take pages on the LRU. */
1363         if (!PageLRU(page))
1364                 return ret;
1365
1366         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1367         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1368                 return ret;
1369
1370         ret = -EBUSY;
1371
1372         /*
1373          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1374          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1375          * blocking - clean pages for the most part.
1376          *
1377          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1378          * that it is possible to migrate without blocking
1379          */
1380         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1381                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1382                 if (PageWriteback(page))
1383                         return ret;
1384
1385                 if (PageDirty(page)) {
1386                         struct address_space *mapping;
1387                         bool migrate_dirty;
1388
1389                         /*
1390                          * Only pages without mappings or that have a
1391                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1392                          * without blocking. However, we can be racing with
1393                          * truncation so it's necessary to lock the page
1394                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1395                          * the page lock until after the page is removed
1396                          * from the page cache.
1397                          */
1398                         if (!trylock_page(page))
1399                                 return ret;
1400
1401                         mapping = page_mapping(page);
1402                         migrate_dirty = mapping && mapping->a_ops->migratepage;
1403                         unlock_page(page);
1404                         if (!migrate_dirty)
1405                                 return ret;
1406                 }
1407         }
1408
1409         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1410                 return ret;
1411
1412         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1413                 /*
1414                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1415                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1416                  * page release code relies on it.
1417                  */
1418                 ClearPageLRU(page);
1419                 ret = 0;
1420         }
1421
1422         return ret;
1423 }
1424
1425
1426 /*
1427  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1428  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1429  */
1430 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1431                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1432 {
1433         int zid;
1434
1435         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1436                 if (!nr_zone_taken[zid])
1437                         continue;
1438
1439                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1440 #ifdef CONFIG_MEMCG
1441                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1442 #endif
1443         }
1444
1445 }
1446
1447 /*
1448  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1449  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1450  * and working on them outside the LRU lock.
1451  *
1452  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1453  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1454  *
1455  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1456  *
1457  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1458  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1459  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1460  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1461  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1462  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1463  * @lru:        LRU list id for isolating
1464  *
1465  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1466  */
1467 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1468                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1469                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1470                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1471 {
1472         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1473         unsigned long nr_taken = 0;
1474         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1475         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1476         unsigned long skipped = 0;
1477         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1478         LIST_HEAD(pages_skipped);
1479
1480         scan = 0;
1481         for (total_scan = 0;
1482              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1483              total_scan++) {
1484                 struct page *page;
1485
1486                 page = lru_to_page(src);
1487                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1488
1489                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1490
1491                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1492                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1493                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1494                         continue;
1495                 }
1496
1497                 /*
1498                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1499                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1500                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1501                  * pages, triggering a premature OOM.
1502                  */
1503                 scan++;
1504                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1505                 case 0:
1506                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1507                         nr_taken += nr_pages;
1508                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1509                         list_move(&page->lru, dst);
1510                         break;
1511
1512                 case -EBUSY:
1513                         /* else it is being freed elsewhere */
1514                         list_move(&page->lru, src);
1515                         continue;
1516
1517                 default:
1518                         BUG();
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1524          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1525          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1526          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1527          * system at risk of premature OOM.
1528          */
1529         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1530                 int zid;
1531
1532                 list_splice(&pages_skipped, src);
1533                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1534                         if (!nr_skipped[zid])
1535                                 continue;
1536
1537                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1538                         skipped += nr_skipped[zid];
1539                 }
1540         }
1541         *nr_scanned = total_scan;
1542         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1543                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1544         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1545         return nr_taken;
1546 }
1547
1548 /**
1549  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1550  * @page: page to isolate from its LRU list
1551  *
1552  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1553  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1554  *
1555  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1556  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1557  *
1558  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1559  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1560  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1561  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1562  *
1563  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1564  * found will be decremented.
1565  *
1566  * Restrictions:
1567  *
1568  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1569  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1570  *     without a stable reference).
1571  * (2) the lru_lock must not be held.
1572  * (3) interrupts must be enabled.
1573  */
1574 int isolate_lru_page(struct page *page)
1575 {
1576         int ret = -EBUSY;
1577
1578         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1579         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1580
1581         if (PageLRU(page)) {
1582                 struct zone *zone = page_zone(page);
1583                 struct lruvec *lruvec;
1584
1585                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1586                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1587                 if (PageLRU(page)) {
1588                         int lru = page_lru(page);
1589                         get_page(page);
1590                         ClearPageLRU(page);
1591                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1592                         ret = 0;
1593                 }
1594                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1595         }
1596         return ret;
1597 }
1598
1599 /*
1600  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1601  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1602  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1603  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1604  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1605  */
1606 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1607                 struct scan_control *sc)
1608 {
1609         unsigned long inactive, isolated;
1610
1611         if (current_is_kswapd())
1612                 return 0;
1613
1614         if (!sane_reclaim(sc))
1615                 return 0;
1616
1617         if (file) {
1618                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1619                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1620         } else {
1621                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1622                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1623         }
1624
1625         /*
1626          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1627          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1628          * deadlock.
1629          */
1630         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1631                 inactive >>= 3;
1632
1633         return isolated > inactive;
1634 }
1635
1636 static noinline_for_stack void
1637 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1638 {
1639         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1640         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1641         LIST_HEAD(pages_to_free);
1642
1643         /*
1644          * Put back any unfreeable pages.
1645          */
1646         while (!list_empty(page_list)) {
1647                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1648                 int lru;
1649
1650                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1651                 list_del(&page->lru);
1652                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1653                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1654                         putback_lru_page(page);
1655                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1656                         continue;
1657                 }
1658
1659                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1660
1661                 SetPageLRU(page);
1662                 lru = page_lru(page);
1663                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1664
1665                 if (is_active_lru(lru)) {
1666                         int file = is_file_lru(lru);
1667                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1668                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1669                 }
1670                 if (put_page_testzero(page)) {
1671                         __ClearPageLRU(page);
1672                         __ClearPageActive(page);
1673                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1674
1675                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1676                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1677                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1678                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1679                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1680                         } else
1681                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1682                 }
1683         }
1684
1685         /*
1686          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1687          */
1688         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1693  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1694  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1695  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1696  */
1697 static int current_may_throttle(void)
1698 {
1699         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1700                 current->backing_dev_info == NULL ||
1701                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1706  * of reclaimed pages
1707  */
1708 static noinline_for_stack unsigned long
1709 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1710                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1711 {
1712         LIST_HEAD(page_list);
1713         unsigned long nr_scanned;
1714         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1715         unsigned long nr_taken;
1716         struct reclaim_stat stat = {};
1717         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1718         int file = is_file_lru(lru);
1719         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1720         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1721         bool stalled = false;
1722
1723         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1724                 if (stalled)
1725                         return 0;
1726
1727                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1728                 msleep(100);
1729                 stalled = true;
1730
1731                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1732                 if (fatal_signal_pending(current))
1733                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1734         }
1735
1736         lru_add_drain();
1737
1738         if (!sc->may_unmap)
1739                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1740
1741         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1742
1743         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1744                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1745
1746         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1747         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1748
1749         if (current_is_kswapd()) {
1750                 if (global_reclaim(sc))
1751                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1752                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1753                                    nr_scanned);
1754         } else {
1755                 if (global_reclaim(sc))
1756                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1757                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1758                                    nr_scanned);
1759         }
1760         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1761
1762         if (nr_taken == 0)
1763                 return 0;
1764
1765         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1766                                 &stat, false);
1767
1768         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1769
1770         if (current_is_kswapd()) {
1771                 if (global_reclaim(sc))
1772                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1773                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1774                                    nr_reclaimed);
1775         } else {
1776                 if (global_reclaim(sc))
1777                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1778                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1779                                    nr_reclaimed);
1780         }
1781
1782         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1783
1784         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1785
1786         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1787
1788         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1789         free_unref_page_list(&page_list);
1790
1791         /*
1792          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1793          * implies that flushers are not doing their job. This can
1794          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1795          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1796          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1797          * dirty pages grows not through writes but through memory
1798          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1799          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1800          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1801          */
1802         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1803                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1804
1805         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1806         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1807         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1808         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1809         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1810         sc->nr.taken += nr_taken;
1811         if (file)
1812                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1813
1814         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1815                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1816         return nr_reclaimed;
1817 }
1818
1819 /*
1820  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1821  *
1822  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1823  * processes, from rmap.
1824  *
1825  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1826  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1827  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1828  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1829  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1830  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1831  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1832  *
1833  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1834  * But we had to alter page->flags anyway.
1835  *
1836  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1837  */
1838
1839 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1840                                      struct list_head *list,
1841                                      struct list_head *pages_to_free,
1842                                      enum lru_list lru)
1843 {
1844         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1845         struct page *page;
1846         int nr_pages;
1847         int nr_moved = 0;
1848
1849         while (!list_empty(list)) {
1850                 page = lru_to_page(list);
1851                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1852
1853                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1854                 SetPageLRU(page);
1855
1856                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1857                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1858                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1859
1860                 if (put_page_testzero(page)) {
1861                         __ClearPageLRU(page);
1862                         __ClearPageActive(page);
1863                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1864
1865                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1866                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1867                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1868                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1869                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1870                         } else
1871                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1872                 } else {
1873                         nr_moved += nr_pages;
1874                 }
1875         }
1876
1877         if (!is_active_lru(lru)) {
1878                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1879                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1880                                    nr_moved);
1881         }
1882
1883         return nr_moved;
1884 }
1885
1886 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1887                                struct lruvec *lruvec,
1888                                struct scan_control *sc,
1889                                enum lru_list lru)
1890 {
1891         unsigned long nr_taken;
1892         unsigned long nr_scanned;
1893         unsigned long vm_flags;
1894         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1895         LIST_HEAD(l_active);
1896         LIST_HEAD(l_inactive);
1897         struct page *page;
1898         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1899         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1900         unsigned nr_rotated = 0;
1901         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1902         int file = is_file_lru(lru);
1903         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1904
1905         lru_add_drain();
1906
1907         if (!sc->may_unmap)
1908                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1909
1910         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1911
1912         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1913                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1914
1915         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1916         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1917
1918         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1919         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
1920
1921         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1922
1923         while (!list_empty(&l_hold)) {
1924                 cond_resched();
1925                 page = lru_to_page(&l_hold);
1926                 list_del(&page->lru);
1927
1928                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1929                         putback_lru_page(page);
1930                         continue;
1931                 }
1932
1933                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1934                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1935                                 if (page_has_private(page))
1936                                         try_to_release_page(page, 0);
1937                                 unlock_page(page);
1938                         }
1939                 }
1940
1941                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1942                                     &vm_flags)) {
1943                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1944                         /*
1945                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1946                          * give them one more trip around the active list. So
1947                          * that executable code get better chances to stay in
1948                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1949                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1950                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1951                          * so we ignore them here.
1952                          */
1953                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1954                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1955                                 continue;
1956                         }
1957                 }
1958
1959                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1960                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1961         }
1962
1963         /*
1964          * Move pages back to the lru list.
1965          */
1966         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1967         /*
1968          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1969          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1970          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1971          * get_scan_count.
1972          */
1973         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1974
1975         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1976         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1977         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1978         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1979
1980         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1981         free_unref_page_list(&l_hold);
1982         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
1983                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
1984 }
1985
1986 /*
1987  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
1988  * to do too much work.
1989  *
1990  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
1991  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
1992  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
1993  *
1994  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
1995  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
1996  *
1997  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
1998  *
1999  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2000  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2001  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2002  *
2003  * total     target    max
2004  * memory    ratio     inactive
2005  * -------------------------------------
2006  *   10MB       1         5MB
2007  *  100MB       1        50MB
2008  *    1GB       3       250MB
2009  *   10GB      10       0.9GB
2010  *  100GB      31         3GB
2011  *    1TB     101        10GB
2012  *   10TB     320        32GB
2013  */
2014 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2015                                  struct mem_cgroup *memcg,
2016                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2017 {
2018         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2019         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2020         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2021         unsigned long inactive, active;
2022         unsigned long inactive_ratio;
2023         unsigned long refaults;
2024         unsigned long gb;
2025
2026         /*
2027          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2028          * is pointless.
2029          */
2030         if (!file && !total_swap_pages)
2031                 return false;
2032
2033         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2034         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2035
2036         if (memcg)
2037                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2038         else
2039                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2040
2041         /*
2042          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2043          * is being established. Disable active list protection to get
2044          * rid of the stale workingset quickly.
2045          */
2046         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2047                 inactive_ratio = 0;
2048         } else {
2049                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2050                 if (gb)
2051                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2052                 else
2053                         inactive_ratio = 1;
2054         }
2055
2056         if (actual_reclaim)
2057                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2058                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2059                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2060                         inactive_ratio, file);
2061
2062         return inactive * inactive_ratio < active;
2063 }
2064
2065 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2066                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2067                                  struct scan_control *sc)
2068 {
2069         if (is_active_lru(lru)) {
2070                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2071                                          memcg, sc, true))
2072                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2073                 return 0;
2074         }
2075
2076         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2077 }
2078
2079 enum scan_balance {
2080         SCAN_EQUAL,
2081         SCAN_FRACT,
2082         SCAN_ANON,
2083         SCAN_FILE,
2084 };
2085
2086 /*
2087  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2088  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2089  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2090  * onto the active list instead of evict.
2091  *
2092  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2093  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2094  */
2095 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2096                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2097                            unsigned long *lru_pages)
2098 {
2099         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2100         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2101         u64 fraction[2];
2102         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2103         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2104         unsigned long anon_prio, file_prio;
2105         enum scan_balance scan_balance;
2106         unsigned long anon, file;
2107         unsigned long ap, fp;
2108         enum lru_list lru;
2109
2110         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2111         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2112                 scan_balance = SCAN_FILE;
2113                 goto out;
2114         }
2115
2116         /*
2117          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2118          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2119          * disable swapping for individual groups completely when
2120          * using the memory controller's swap limit feature would be
2121          * too expensive.
2122          */
2123         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2124                 scan_balance = SCAN_FILE;
2125                 goto out;
2126         }
2127
2128         /*
2129          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2130          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2131          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2132          */
2133         if (!sc->priority && swappiness) {
2134                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2135                 goto out;
2136         }
2137
2138         /*
2139          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2140          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2141          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2142          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2143          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2144          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2145          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2146          */
2147         if (global_reclaim(sc)) {
2148                 unsigned long pgdatfile;
2149                 unsigned long pgdatfree;
2150                 int z;
2151                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2152
2153                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2154                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2155                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2156
2157                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2158                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2159                         if (!managed_zone(zone))
2160                                 continue;
2161
2162                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2163                 }
2164
2165                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2166                         /*
2167                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2168                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2169                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2170                          */
2171                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2172                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2173                                         >> sc->priority) {
2174                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2175                                 goto out;
2176                         }
2177                 }
2178         }
2179
2180         /*
2181          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2182          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2183          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2184          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2185          * Without the second condition we could end up never scanning an
2186          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2187          * system is under heavy pressure.
2188          */
2189         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2190             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2191                 scan_balance = SCAN_FILE;
2192                 goto out;
2193         }
2194
2195         scan_balance = SCAN_FRACT;
2196
2197         /*
2198          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2199          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2200          */
2201         anon_prio = swappiness;
2202         file_prio = 200 - anon_prio;
2203
2204         /*
2205          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2206          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2207          * ratios to determine how valuable each cache is.
2208          *
2209          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2210          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2211          * up weighing recent references more than old ones.
2212          *
2213          * anon in [0], file in [1]
2214          */
2215
2216         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2217                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2218         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2219                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2220
2221         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2222         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2223                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2224                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2225         }
2226
2227         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2228                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2229                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2230         }
2231
2232         /*
2233          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2234          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2235          * each list that were recently referenced and in active use.
2236          */
2237         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2238         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2239
2240         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2241         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2242         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2243
2244         fraction[0] = ap;
2245         fraction[1] = fp;
2246         denominator = ap + fp + 1;
2247 out:
2248         *lru_pages = 0;
2249         for_each_evictable_lru(lru) {
2250                 int file = is_file_lru(lru);
2251                 unsigned long size;
2252                 unsigned long scan;
2253
2254                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2255                 scan = size >> sc->priority;
2256                 /*
2257                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2258                  * scrape out the remaining cache.
2259                  */
2260                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2261                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2262
2263                 switch (scan_balance) {
2264                 case SCAN_EQUAL:
2265                         /* Scan lists relative to size */
2266                         break;
2267                 case SCAN_FRACT:
2268                         /*
2269                          * Scan types proportional to swappiness and
2270                          * their relative recent reclaim efficiency.
2271                          */
2272                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2273                                          denominator);
2274                         break;
2275                 case SCAN_FILE:
2276                 case SCAN_ANON:
2277                         /* Scan one type exclusively */
2278                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2279                                 size = 0;
2280                                 scan = 0;
2281                         }
2282                         break;
2283                 default:
2284                         /* Look ma, no brain */
2285                         BUG();
2286                 }
2287
2288                 *lru_pages += size;
2289                 nr[lru] = scan;
2290         }
2291 }
2292
2293 /*
2294  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2295  */
2296 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2297                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2298 {
2299         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2300         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2301         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2302         unsigned long nr_to_scan;
2303         enum lru_list lru;
2304         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2305         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2306         struct blk_plug plug;
2307         bool scan_adjusted;
2308
2309         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2310
2311         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2312         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2313
2314         /*
2315          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2316          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2317          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2318          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2319          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2320          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2321          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2322          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2323          * dropped to zero at the first pass.
2324          */
2325         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2326                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2327
2328         blk_start_plug(&plug);
2329         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2330                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2331                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2332                 unsigned long nr_scanned;
2333
2334                 for_each_evictable_lru(lru) {
2335                         if (nr[lru]) {
2336                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2337                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2338
2339                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2340                                                             lruvec, memcg, sc);
2341                         }
2342                 }
2343
2344                 cond_resched();
2345
2346                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2347                         continue;
2348
2349                 /*
2350                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2351                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2352                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2353                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2354                  * proportional to the original scan target.
2355                  */
2356                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2357                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2358
2359                 /*
2360                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2361                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2362                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2363                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2364                  */
2365                 if (!nr_file || !nr_anon)
2366                         break;
2367
2368                 if (nr_file > nr_anon) {
2369                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2370                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2371                         lru = LRU_BASE;
2372                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2373                 } else {
2374                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2375                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2376                         lru = LRU_FILE;
2377                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2378                 }
2379
2380                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2381                 nr[lru] = 0;
2382                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2383
2384                 /*
2385                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2386                  * scan target and the percentage scanning already complete
2387                  */
2388                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2389                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2390                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2391                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2392
2393                 lru += LRU_ACTIVE;
2394                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2395                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2396                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2397
2398                 scan_adjusted = true;
2399         }
2400         blk_finish_plug(&plug);
2401         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2402
2403         /*
2404          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2405          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2406          */
2407         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2408                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2409                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2410 }
2411
2412 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2413 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2414 {
2415         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2416                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2417                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2418                 return true;
2419
2420         return false;
2421 }
2422
2423 /*
2424  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2425  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2426  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2427  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2428  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2429  */
2430 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2431                                         unsigned long nr_reclaimed,
2432                                         unsigned long nr_scanned,
2433                                         struct scan_control *sc)
2434 {
2435         unsigned long pages_for_compaction;
2436         unsigned long inactive_lru_pages;
2437         int z;
2438
2439         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2440         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2441                 return false;
2442
2443         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2444         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2445                 /*
2446                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2447                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2448                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2449                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2450                  */
2451                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2452                         return false;
2453         } else {
2454                 /*
2455                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2456                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2457                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2458                  * pages that were scanned. This will return to the
2459                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2460                  * the resulting allocation attempt fails
2461                  */
2462                 if (!nr_reclaimed)
2463                         return false;
2464         }
2465
2466         /*
2467          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2468          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2469          */
2470         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2471         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2472         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2473                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2474         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2475                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2476                 return true;
2477
2478         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2479         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2480                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2481                 if (!managed_zone(zone))
2482                         continue;
2483
2484                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2485                 case COMPACT_SUCCESS:
2486                 case COMPACT_CONTINUE:
2487                         return false;
2488                 default:
2489                         /* check next zone */
2490                         ;
2491                 }
2492         }
2493         return true;
2494 }
2495
2496 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2497 {
2498         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2499                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2500 }
2501
2502 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2503 {
2504         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2505         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2506         bool reclaimable = false;
2507
2508         do {
2509                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2510                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2511                         .pgdat = pgdat,
2512                         .priority = sc->priority,
2513                 };
2514                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2515                 struct mem_cgroup *memcg;
2516
2517                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2518
2519                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2520                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2521
2522                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2523                 do {
2524                         unsigned long lru_pages;
2525                         unsigned long reclaimed;
2526                         unsigned long scanned;
2527
2528                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2529                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2530                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2531                                         continue;
2532                                 }
2533                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2534                         }
2535
2536                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2537                         scanned = sc->nr_scanned;
2538                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2539                         node_lru_pages += lru_pages;
2540
2541                         if (memcg)
2542                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2543                                             memcg, sc->priority);
2544
2545                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2546                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2547                                    sc->nr_scanned - scanned,
2548                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2549
2550                         /*
2551                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2552                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2553                          * node.
2554                          *
2555                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2556                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2557                          * retry with decreasing priority if one round over the
2558                          * whole hierarchy is not sufficient.
2559                          */
2560                         if (!global_reclaim(sc) &&
2561                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2562                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2563                                 break;
2564                         }
2565                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2566
2567                 if (global_reclaim(sc))
2568                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2569                                     sc->priority);
2570
2571                 if (reclaim_state) {
2572                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2573                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2574                 }
2575
2576                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2577                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2578                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2579                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2580
2581                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2582                         reclaimable = true;
2583
2584                 if (current_is_kswapd()) {
2585                         /*
2586                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2587                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2588                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2589                          * global limits are not being effective at throttling
2590                          * processes due to the page distribution throughout
2591                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2592                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2593                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2594                          * the dirtying process is throttled in the same way
2595                          * balance_dirty_pages() manages.
2596                          *
2597                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2598                          * count the number of pages under pages flagged for
2599                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2600                          * in the nr_immediate check below.
2601                          */
2602                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2603                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2604
2605                         /*
2606                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2607                          * scanned were backed by a congested BDI and
2608                          * wait_iff_congested will stall.
2609                          */
2610                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2611                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2612
2613                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2614                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2615                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2616
2617                         /*
2618                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2619                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2620                          * implies that pages are cycling through the LRU
2621                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2622                          */
2623                         if (sc->nr.immediate)
2624                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2625                 }
2626
2627                 /*
2628                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2629                  * stalling in wait_iff_congested().
2630                  */
2631                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2632                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2633                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2634
2635                 /*
2636                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2637                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2638                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2639                  * the LRU too quickly.
2640                  */
2641                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2642                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2643                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2644
2645         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2646                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2647
2648         /*
2649          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2650          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2651          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2652          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2653          */
2654         if (reclaimable)
2655                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2656
2657         return reclaimable;
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2662  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2663  * should reclaim first.
2664  */
2665 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2666 {
2667         unsigned long watermark;
2668         enum compact_result suitable;
2669
2670         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2671         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2672                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2673                 return true;
2674         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2675                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2676                 return false;
2677
2678         /*
2679          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2680          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2681          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2682          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2683          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2684          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2685          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2686          */
2687         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2688
2689         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2690 }
2691
2692 /*
2693  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2694  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2695  * request.
2696  *
2697  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2698  * scan then give up on it.
2699  */
2700 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2701 {
2702         struct zoneref *z;
2703         struct zone *zone;
2704         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2705         unsigned long nr_soft_scanned;
2706         gfp_t orig_mask;
2707         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2708
2709         /*
2710          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2711          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2712          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2713          */
2714         orig_mask = sc->gfp_mask;
2715         if (buffer_heads_over_limit) {
2716                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2717                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2718         }
2719
2720         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2721                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2722                 /*
2723                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2724                  * to global LRU.
2725                  */
2726                 if (global_reclaim(sc)) {
2727                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2728                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2729                                 continue;
2730
2731                         /*
2732                          * If we already have plenty of memory free for
2733                          * compaction in this zone, don't free any more.
2734                          * Even though compaction is invoked for any
2735                          * non-zero order, only frequent costly order
2736                          * reclamation is disruptive enough to become a
2737                          * noticeable problem, like transparent huge
2738                          * page allocations.
2739                          */
2740                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2741                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2742                             compaction_ready(zone, sc)) {
2743                                 sc->compaction_ready = true;
2744                                 continue;
2745                         }
2746
2747                         /*
2748                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2749                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2750                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2751                          * the user prefers lower zones being preserved.
2752                          */
2753                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2754                                 continue;
2755
2756                         /*
2757                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2758                          * and returns the number of reclaimed pages and
2759                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2760                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2761                          */
2762                         nr_soft_scanned = 0;
2763                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2764                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2765                                                 &nr_soft_scanned);
2766                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2767                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2768                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2769                 }
2770
2771                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2772                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2773                         continue;
2774                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2775                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2776         }
2777
2778         /*
2779          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2780          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2781          */
2782         sc->gfp_mask = orig_mask;
2783 }
2784
2785 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2786 {
2787         struct mem_cgroup *memcg;
2788
2789         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2790         do {
2791                 unsigned long refaults;
2792                 struct lruvec *lruvec;
2793
2794                 if (memcg)
2795                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2796                 else
2797                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2798
2799                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2800                 lruvec->refaults = refaults;
2801         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2802 }
2803
2804 /*
2805  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2806  *
2807  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2808  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2809  *
2810  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2811  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2812  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2813  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2814  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2815  * work, and the allocation attempt will fail.
2816  *
2817  * returns:     0, if no pages reclaimed
2818  *              else, the number of pages reclaimed
2819  */
2820 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2821                                           struct scan_control *sc)
2822 {
2823         int initial_priority = sc->priority;
2824         pg_data_t *last_pgdat;
2825         struct zoneref *z;
2826         struct zone *zone;
2827 retry:
2828         delayacct_freepages_start();
2829
2830         if (global_reclaim(sc))
2831                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2832
2833         do {
2834                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2835                                 sc->priority);
2836                 sc->nr_scanned = 0;
2837                 shrink_zones(zonelist, sc);
2838
2839                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2840                         break;
2841
2842                 if (sc->compaction_ready)
2843                         break;
2844
2845                 /*
2846                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2847                  * writepage even in laptop mode.
2848                  */
2849                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2850                         sc->may_writepage = 1;
2851         } while (--sc->priority >= 0);
2852
2853         last_pgdat = NULL;
2854         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2855                                         sc->nodemask) {
2856                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2857                         continue;
2858                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2859                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2860                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
2861         }
2862
2863         delayacct_freepages_end();
2864
2865         if (sc->nr_reclaimed)
2866                 return sc->nr_reclaimed;
2867
2868         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2869         if (sc->compaction_ready)
2870                 return 1;
2871
2872         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2873         if (sc->memcg_low_skipped) {
2874                 sc->priority = initial_priority;
2875                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2876                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2877                 goto retry;
2878         }
2879
2880         return 0;
2881 }
2882
2883 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2884 {
2885         struct zone *zone;
2886         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2887         unsigned long free_pages = 0;
2888         int i;
2889         bool wmark_ok;
2890
2891         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2892                 return true;
2893
2894         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2895                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2896                 if (!managed_zone(zone))
2897                         continue;
2898
2899                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2900                         continue;
2901
2902                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2903                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2904         }
2905
2906         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2907         if (!pfmemalloc_reserve)
2908                 return true;
2909
2910         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2911
2912         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2913         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2914                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2915                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2916                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2917         }
2918
2919         return wmark_ok;
2920 }
2921
2922 /*
2923  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2924  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2925  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2926  * when the low watermark is reached.
2927  *
2928  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2929  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2930  */
2931 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2932                                         nodemask_t *nodemask)
2933 {
2934         struct zoneref *z;
2935         struct zone *zone;
2936         pg_data_t *pgdat = NULL;
2937
2938         /*
2939          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2940          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2941          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2942          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2943          * processes to block on log_wait_commit().
2944          */
2945         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2946                 goto out;
2947
2948         /*
2949          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2950          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2951          */
2952         if (fatal_signal_pending(current))
2953                 goto out;
2954
2955         /*
2956          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2957          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2958          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2959          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2960          *
2961          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2962          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2963          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2964          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2965          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2966          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2967          * should make reasonable progress.
2968          */
2969         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2970                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2971                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2972                         continue;
2973
2974                 /* Throttle based on the first usable node */
2975                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2976                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2977                         goto out;
2978                 break;
2979         }
2980
2981         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2982         if (!pgdat)
2983                 goto out;
2984
2985         /* Account for the throttling */
2986         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2987
2988         /*
2989          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2990          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2991          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2992          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2993          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2994          * second before continuing.
2995          */
2996         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2997                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2998                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
2999
3000                 goto check_pending;
3001         }
3002
3003         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3004         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3005                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3006
3007 check_pending:
3008         if (fatal_signal_pending(current))
3009                 return true;
3010
3011 out:
3012         return false;
3013 }
3014
3015 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3016                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3017 {
3018         unsigned long nr_reclaimed;
3019         struct scan_control sc = {
3020                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3021                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3022                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3023                 .order = order,
3024                 .nodemask = nodemask,
3025                 .priority = DEF_PRIORITY,
3026                 .may_writepage = !laptop_mode,
3027                 .may_unmap = 1,
3028                 .may_swap = 1,
3029         };
3030
3031         /*
3032          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3033          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3034          * point.
3035          */
3036         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3037                 return 1;
3038
3039         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3040                                 sc.may_writepage,
3041                                 sc.gfp_mask,
3042                                 sc.reclaim_idx);
3043
3044         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3045
3046         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3047
3048         return nr_reclaimed;
3049 }
3050
3051 #ifdef CONFIG_MEMCG
3052
3053 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3054                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3055                                                 pg_data_t *pgdat,
3056                                                 unsigned long *nr_scanned)
3057 {
3058         struct scan_control sc = {
3059                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3060                 .target_mem_cgroup = memcg,
3061                 .may_writepage = !laptop_mode,
3062                 .may_unmap = 1,
3063                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3064                 .may_swap = !noswap,
3065         };
3066         unsigned long lru_pages;
3067
3068         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3069                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3070
3071         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3072                                                       sc.may_writepage,
3073                                                       sc.gfp_mask,
3074                                                       sc.reclaim_idx);
3075
3076         /*
3077          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3078          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3079          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3080          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3081          * the priority and make it zero.
3082          */
3083         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3084
3085         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3086
3087         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3088         return sc.nr_reclaimed;
3089 }
3090
3091 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3092                                            unsigned long nr_pages,
3093                                            gfp_t gfp_mask,
3094                                            bool may_swap)
3095 {
3096         struct zonelist *zonelist;
3097         unsigned long nr_reclaimed;
3098         int nid;
3099         unsigned int noreclaim_flag;
3100         struct scan_control sc = {
3101                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3102                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3103                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3104                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3105                 .target_mem_cgroup = memcg,
3106                 .priority = DEF_PRIORITY,
3107                 .may_writepage = !laptop_mode,
3108                 .may_unmap = 1,
3109                 .may_swap = may_swap,
3110         };
3111
3112         /*
3113          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3114          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3115          * scan does not need to be the current node.
3116          */
3117         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3118
3119         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3120
3121         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3122                                             sc.may_writepage,
3123                                             sc.gfp_mask,
3124                                             sc.reclaim_idx);
3125
3126         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3127         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3128         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3129
3130         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3131
3132         return nr_reclaimed;
3133 }
3134 #endif
3135
3136 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3137                                 struct scan_control *sc)
3138 {
3139         struct mem_cgroup *memcg;
3140
3141         if (!total_swap_pages)
3142                 return;
3143
3144         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3145         do {
3146                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3147
3148                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3149                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3150                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3151
3152                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3153         } while (memcg);
3154 }
3155
3156 /*
3157  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3158  * and classzone_idx
3159  */
3160 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3161 {
3162         int i;
3163         unsigned long mark = -1;
3164         struct zone *zone;
3165
3166         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3167                 zone = pgdat->node_zones + i;
3168
3169                 if (!managed_zone(zone))
3170                         continue;
3171
3172                 mark = high_wmark_pages(zone);
3173                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3174                         return true;
3175         }
3176
3177         /*
3178          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3179          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3180          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3181          */
3182         if (mark == -1)
3183                 return true;
3184
3185         return false;
3186 }
3187
3188 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3189 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3190 {
3191         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3192         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3193         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3194 }
3195
3196 /*
3197  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3198  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3199  *
3200  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3201  */
3202 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3203 {
3204         /*
3205          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3206          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3207          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3208          * throttled. There is also a potential race if processes get
3209          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3210          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3211          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3212          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3213          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3214          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3215          * that here we are under prepare_to_wait().
3216          */
3217         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3218                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3219
3220         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3221         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3222                 return true;
3223
3224         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3225                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3226                 return true;
3227         }
3228
3229         return false;
3230 }
3231
3232 /*
3233  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3234  * zone that is currently unbalanced.
3235  *
3236  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3237  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3238  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3239  */
3240 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3241                                struct scan_control *sc)
3242 {
3243         struct zone *zone;
3244         int z;
3245
3246         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3247         sc->nr_to_reclaim = 0;
3248         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3249                 zone = pgdat->node_zones + z;
3250                 if (!managed_zone(zone))
3251                         continue;
3252
3253                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3254         }
3255
3256         /*
3257          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3258          * now pressure is applied based on node LRU order.
3259          */
3260         shrink_node(pgdat, sc);
3261
3262         /*
3263          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3264          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3265          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3266          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3267          * can direct reclaim/compact.
3268          */
3269         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3270                 sc->order = 0;
3271
3272         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3273 }
3274
3275 /*
3276  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3277  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3278  * balanced.
3279  *
3280  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3281  *
3282  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3283  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3284  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3285  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3286  * balanced.
3287  */
3288 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3289 {
3290         int i;
3291         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3292         unsigned long nr_soft_scanned;
3293         struct zone *zone;
3294         struct scan_control sc = {
3295                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3296                 .order = order,
3297                 .priority = DEF_PRIORITY,
3298                 .may_writepage = !laptop_mode,
3299                 .may_unmap = 1,
3300                 .may_swap = 1,
3301         };
3302         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3303
3304         do {
3305                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3306                 bool raise_priority = true;
3307
3308                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3309
3310                 /*
3311                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3312                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3313                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3314                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3315                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3316                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3317                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3318                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3319                  */
3320                 if (buffer_heads_over_limit) {
3321                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3322                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3323                                 if (!managed_zone(zone))
3324                                         continue;
3325
3326                                 sc.reclaim_idx = i;
3327                                 break;
3328                         }
3329                 }
3330
3331                 /*
3332                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3333                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3334                  * have adjusted it.
3335                  */
3336                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3337                         goto out;
3338
3339                 /*
3340                  * Do some background aging of the anon list, to give
3341                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3342                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3343                  * about consistent aging.
3344                  */
3345                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3346
3347                 /*
3348                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3349                  * even in laptop mode.
3350                  */
3351                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3352                         sc.may_writepage = 1;
3353
3354                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3355                 sc.nr_scanned = 0;
3356                 nr_soft_scanned = 0;
3357                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3358                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3359                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3360
3361                 /*
3362                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3363                  * enough pages are already being scanned that that high
3364                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3365                  */
3366                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3367                         raise_priority = false;
3368
3369                 /*
3370                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3371                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3372                  * able to safely make forward progress. Wake them
3373                  */
3374                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3375                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3376                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3377
3378                 /* Check if kswapd should be suspending */
3379                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3380                         break;
3381
3382                 /*
3383                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3384                  * progress in reclaiming pages
3385                  */
3386                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3387                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3388                         sc.priority--;
3389         } while (sc.priority >= 1);
3390
3391         if (!sc.nr_reclaimed)
3392                 pgdat->kswapd_failures++;
3393
3394 out:
3395         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3396         /*
3397          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3398          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3399          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3400          * remain at the higher level.
3401          */
3402         return sc.order;
3403 }
3404
3405 /*
3406  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3407  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3408  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3409  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3410  * was recently woke for.
3411  */
3412 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3413                                            enum zone_type classzone_idx)
3414 {
3415         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3416                 return classzone_idx;
3417
3418         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3419 }
3420
3421 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3422                                 unsigned int classzone_idx)
3423 {
3424         long remaining = 0;
3425         DEFINE_WAIT(wait);
3426
3427         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3428                 return;
3429
3430         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3431
3432         /*
3433          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3434          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3435          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3436          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3437          * succeed.
3438          */
3439         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3440                 /*
3441                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3442                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3443                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3444                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3445                  */
3446                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3447
3448                 /*
3449                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3450                  * allocation of the requested order possible.
3451                  */
3452                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3453
3454                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3455
3456                 /*
3457                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3458                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3459                  * the previous request that slept prematurely.
3460                  */
3461                 if (remaining) {
3462                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3463                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3464                 }
3465
3466                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3467                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3468         }
3469
3470         /*
3471          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3472          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3473          */
3474         if (!remaining &&
3475             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3476                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3477
3478                 /*
3479                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3480                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3481                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3482                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3483                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3484                  * them before going back to sleep.
3485                  */
3486                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3487
3488                 if (!kthread_should_stop())
3489                         schedule();
3490
3491                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3492         } else {
3493                 if (remaining)
3494                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3495                 else
3496                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3497         }
3498         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3499 }
3500
3501 /*
3502  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3503  * from the init process.
3504  *
3505  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3506  * free memory available even if there is no other activity
3507  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3508  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3509  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3510  *
3511  * If there are applications that are active memory-allocators
3512  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3513  */
3514 static int kswapd(void *p)
3515 {
3516         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3517         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3518         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3519         struct task_struct *tsk = current;
3520
3521         struct reclaim_state reclaim_state = {
3522                 .reclaimed_slab = 0,
3523         };
3524         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3525
3526         if (!cpumask_empty(cpumask))
3527                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3528         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3529
3530         /*
3531          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3532          * and that if we need more memory we should get access to it
3533          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3534          * never get caught in the normal page freeing logic.
3535          *
3536          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3537          * you need a small amount of memory in order to be able to
3538          * page out something else, and this flag essentially protects
3539          * us from recursively trying to free more memory as we're
3540          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3541          */
3542         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3543         set_freezable();
3544
3545         pgdat->kswapd_order = 0;
3546         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3547         for ( ; ; ) {
3548                 bool ret;
3549
3550                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3551                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3552
3553 kswapd_try_sleep:
3554                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3555                                         classzone_idx);
3556
3557                 /* Read the new order and classzone_idx */
3558                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3559                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3560                 pgdat->kswapd_order = 0;
3561                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3562
3563                 ret = try_to_freeze();
3564                 if (kthread_should_stop())
3565                         break;
3566
3567                 /*
3568                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3569                  * after returning from the refrigerator
3570                  */
3571                 if (ret)
3572                         continue;
3573
3574                 /*
3575                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3576                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3577                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3578                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3579                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3580                  * request (alloc_order).
3581                  */
3582                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3583                                                 alloc_order);
3584                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3585                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3586                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3587                 if (reclaim_order < alloc_order)
3588                         goto kswapd_try_sleep;
3589         }
3590
3591         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3592         current->reclaim_state = NULL;
3593
3594         return 0;
3595 }
3596
3597 /*
3598  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3599  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3600  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3601  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3602  * needed.
3603  */
3604 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3605                    enum zone_type classzone_idx)
3606 {
3607         pg_data_t *pgdat;
3608
3609         if (!managed_zone(zone))
3610                 return;
3611
3612         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3613                 return;
3614         pgdat = zone->zone_pgdat;
3615         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3616                                                            classzone_idx);
3617         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3618         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3619                 return;
3620
3621         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3622         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3623             pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3624                 /*
3625                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3626                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3627                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3628                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3629                  * ratelimit its work.
3630                  */
3631                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3632                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3633                 return;
3634         }
3635
3636         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3637                                       gfp_flags);
3638         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3639 }
3640
3641 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3642 /*
3643  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3644  * freed pages.
3645  *
3646  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3647  * LRU order by reclaiming preferentially
3648  * inactive > active > active referenced > active mapped
3649  */
3650 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3651 {
3652         struct reclaim_state reclaim_state;
3653         struct scan_control sc = {
3654                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3655                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3656                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3657                 .priority = DEF_PRIORITY,
3658                 .may_writepage = 1,
3659                 .may_unmap = 1,
3660                 .may_swap = 1,
3661                 .hibernation_mode = 1,
3662         };
3663         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3664         struct task_struct *p = current;
3665         unsigned long nr_reclaimed;
3666         unsigned int noreclaim_flag;
3667
3668         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3669         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3670         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3671         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3672
3673         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3674
3675         p->reclaim_state = NULL;
3676         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3677         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3678
3679         return nr_reclaimed;
3680 }
3681 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3682
3683 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3684    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3685    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3686    restore their cpu bindings. */
3687 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3688 {
3689         int nid;
3690
3691         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3692                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3693                 const struct cpumask *mask;
3694
3695                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3696
3697                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3698                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3699                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3700         }
3701         return 0;
3702 }
3703
3704 /*
3705  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3706  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3707  */
3708 int kswapd_run(int nid)
3709 {
3710         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3711         int ret = 0;
3712
3713         if (pgdat->kswapd)
3714                 return 0;
3715
3716         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3717         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3718                 /* failure at boot is fatal */
3719                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3720                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3721                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3722                 pgdat->kswapd = NULL;
3723         }
3724         return ret;
3725 }
3726
3727 /*
3728  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3729  * hold mem_hotplug_begin/end().
3730  */
3731 void kswapd_stop(int nid)
3732 {
3733         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3734
3735         if (kswapd) {
3736                 kthread_stop(kswapd);
3737                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3738         }
3739 }
3740
3741 static int __init kswapd_init(void)
3742 {
3743         int nid, ret;
3744
3745         swap_setup();
3746         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3747                 kswapd_run(nid);
3748         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3749                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3750                                         NULL);
3751         WARN_ON(ret < 0);
3752         return 0;
3753 }
3754
3755 module_init(kswapd_init)
3756
3757 #ifdef CONFIG_NUMA
3758 /*
3759  * Node reclaim mode
3760  *
3761  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3762  * the watermarks.
3763  */
3764 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3765
3766 #define RECLAIM_OFF 0
3767 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3768 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3769 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3770
3771 /*
3772  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3773  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3774  * a zone.
3775  */
3776 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3777
3778 /*
3779  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3780  * occur.
3781  */
3782 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3783
3784 /*
3785  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3786  * slab reclaim needs to occur.
3787  */
3788 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3789
3790 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3791 {
3792         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3793         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3794                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3795
3796         /*
3797          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3798          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3799          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3800          */
3801         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3802 }
3803
3804 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3805 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3806 {
3807         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3808         unsigned long delta = 0;
3809
3810         /*
3811          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3812          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3813          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3814          * a better estimate
3815          */
3816         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3817                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3818         else
3819                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3820
3821         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3822         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3823                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3824
3825         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3826         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3827                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3828
3829         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3830 }
3831
3832 /*
3833  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3834  */
3835 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3836 {
3837         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3838         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3839         struct task_struct *p = current;
3840         struct reclaim_state reclaim_state;
3841         unsigned int noreclaim_flag;
3842         struct scan_control sc = {
3843                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3844                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3845                 .order = order,
3846                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3847                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3848                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3849                 .may_swap = 1,
3850                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3851         };
3852
3853         cond_resched();
3854         /*
3855          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3856          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3857          * and RECLAIM_UNMAP.
3858          */
3859         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3860         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3861         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3862         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3863         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3864
3865         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3866                 /*
3867                  * Free memory by calling shrink node with increasing
3868                  * priorities until we have enough memory freed.
3869                  */
3870                 do {
3871                         shrink_node(pgdat, &sc);
3872                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3873         }
3874
3875         p->reclaim_state = NULL;
3876         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3877         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3878         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3879         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3880 }
3881
3882 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3883 {
3884         int ret;
3885
3886         /*
3887          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3888          * slab pages if we are over the defined limits.
3889          *
3890          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3891          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3892          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3893          * if less than a specified percentage of the node is used by
3894          * unmapped file backed pages.
3895          */
3896         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3897             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3898                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3899
3900         /*
3901          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3902          */
3903         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3904                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3905
3906         /*
3907          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3908          * have associated processors. This will favor the local processor
3909          * over remote processors and spread off node memory allocations
3910          * as wide as possible.
3911          */
3912         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3913                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3914
3915         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3916                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3917
3918         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3919         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3920
3921         if (!ret)
3922                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3923
3924         return ret;
3925 }
3926 #endif
3927
3928 /*
3929  * page_evictable - test whether a page is evictable
3930  * @page: the page to test
3931  *
3932  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3933  * lists vs unevictable list.
3934  *
3935  * Reasons page might not be evictable:
3936  * (1) page's mapping marked unevictable
3937  * (2) page is part of an mlocked VMA
3938  *
3939  */
3940 int page_evictable(struct page *page)
3941 {
3942         int ret;
3943
3944         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
3945         rcu_read_lock();
3946         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3947         rcu_read_unlock();
3948         return ret;
3949 }
3950
3951 #ifdef CONFIG_SHMEM
3952 /**
3953  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3954  * @pages:      array of pages to check
3955  * @nr_pages:   number of pages to check
3956  *
3957  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3958  *
3959  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3960  */
3961 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3962 {
3963         struct lruvec *lruvec;
3964         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3965         int pgscanned = 0;
3966         int pgrescued = 0;
3967         int i;
3968
3969         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3970                 struct page *page = pages[i];
3971                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3972
3973                 pgscanned++;
3974                 if (pagepgdat != pgdat) {
3975                         if (pgdat)
3976                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3977                         pgdat = pagepgdat;
3978                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3979                 }
3980                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3981
3982                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3983                         continue;
3984
3985                 if (page_evictable(page)) {
3986                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3987
3988                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3989                         ClearPageUnevictable(page);
3990                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3991                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3992                         pgrescued++;
3993                 }
3994         }
3995
3996         if (pgdat) {
3997                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3998                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3999                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4000         }
4001 }
4002 #endif /* CONFIG_SHMEM */