Merge remote-tracking branch 'asoc/fix/ab8500' into asoc-linus
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/kernel_stat.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/pagemap.h>
20 #include <linux/init.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/vmpressure.h>
23 #include <linux/vmstat.h>
24 #include <linux/file.h>
25 #include <linux/writeback.h>
26 #include <linux/blkdev.h>
27 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
28                                         buffer_heads_over_limit */
29 #include <linux/mm_inline.h>
30 #include <linux/backing-dev.h>
31 #include <linux/rmap.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/compaction.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/rwsem.h>
38 #include <linux/delay.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/freezer.h>
41 #include <linux/memcontrol.h>
42 #include <linux/delayacct.h>
43 #include <linux/sysctl.h>
44 #include <linux/oom.h>
45 #include <linux/prefetch.h>
46
47 #include <asm/tlbflush.h>
48 #include <asm/div64.h>
49
50 #include <linux/swapops.h>
51
52 #include "internal.h"
53
54 #define CREATE_TRACE_POINTS
55 #include <trace/events/vmscan.h>
56
57 struct scan_control {
58         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
59         unsigned long nr_scanned;
60
61         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
62         unsigned long nr_reclaimed;
63
64         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
65         unsigned long nr_to_reclaim;
66
67         unsigned long hibernation_mode;
68
69         /* This context's GFP mask */
70         gfp_t gfp_mask;
71
72         int may_writepage;
73
74         /* Can mapped pages be reclaimed? */
75         int may_unmap;
76
77         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
78         int may_swap;
79
80         int order;
81
82         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
83         int priority;
84
85         /*
86          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
87          * primary target of this reclaim invocation.
88          */
89         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
90
91         /*
92          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
93          * are scanned.
94          */
95         nodemask_t      *nodemask;
96 };
97
98 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
99
100 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
101 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
102         do {                                                            \
103                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
104                         struct page *prev;                              \
105                                                                         \
106                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
107                         prefetch(&prev->_field);                        \
108                 }                                                       \
109         } while (0)
110 #else
111 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
112 #endif
113
114 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
115 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
116         do {                                                            \
117                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
118                         struct page *prev;                              \
119                                                                         \
120                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
121                         prefetchw(&prev->_field);                       \
122                 }                                                       \
123         } while (0)
124 #else
125 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
126 #endif
127
128 /*
129  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
130  */
131 int vm_swappiness = 60;
132 unsigned long vm_total_pages;   /* The total number of pages which the VM controls */
133
134 static LIST_HEAD(shrinker_list);
135 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
136
137 #ifdef CONFIG_MEMCG
138 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
139 {
140         return !sc->target_mem_cgroup;
141 }
142
143 static bool mem_cgroup_should_soft_reclaim(struct scan_control *sc)
144 {
145         struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
146         return !mem_cgroup_disabled() &&
147                 mem_cgroup_soft_reclaim_eligible(root, root) != SKIP_TREE;
148 }
149 #else
150 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
151 {
152         return true;
153 }
154
155 static bool mem_cgroup_should_soft_reclaim(struct scan_control *sc)
156 {
157         return false;
158 }
159 #endif
160
161 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
162 {
163         int nr;
164
165         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
166              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
167
168         if (get_nr_swap_pages() > 0)
169                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
170                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
171
172         return nr;
173 }
174
175 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
176 {
177         return zone->pages_scanned < zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
178 }
179
180 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
181 {
182         if (!mem_cgroup_disabled())
183                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
184
185         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
186 }
187
188 /*
189  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
190  */
191 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
192 {
193         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
194
195         /*
196          * If we only have one possible node in the system anyway, save
197          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
198          * will save memory and some small loop time later.
199          */
200         if (nr_node_ids == 1)
201                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
202
203         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
204                 size *= nr_node_ids;
205
206         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
207         if (!shrinker->nr_deferred)
208                 return -ENOMEM;
209
210         down_write(&shrinker_rwsem);
211         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
212         up_write(&shrinker_rwsem);
213         return 0;
214 }
215 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
216
217 /*
218  * Remove one
219  */
220 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
221 {
222         down_write(&shrinker_rwsem);
223         list_del(&shrinker->list);
224         up_write(&shrinker_rwsem);
225 }
226 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
227
228 #define SHRINK_BATCH 128
229
230 static unsigned long
231 shrink_slab_node(struct shrink_control *shrinkctl, struct shrinker *shrinker,
232                  unsigned long nr_pages_scanned, unsigned long lru_pages)
233 {
234         unsigned long freed = 0;
235         unsigned long long delta;
236         long total_scan;
237         long max_pass;
238         long nr;
239         long new_nr;
240         int nid = shrinkctl->nid;
241         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
242                                           : SHRINK_BATCH;
243
244         max_pass = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
245         if (max_pass == 0)
246                 return 0;
247
248         /*
249          * copy the current shrinker scan count into a local variable
250          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
251          * don't also do this scanning work.
252          */
253         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
254
255         total_scan = nr;
256         delta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;
257         delta *= max_pass;
258         do_div(delta, lru_pages + 1);
259         total_scan += delta;
260         if (total_scan < 0) {
261                 printk(KERN_ERR
262                 "shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
263                        shrinker->scan_objects, total_scan);
264                 total_scan = max_pass;
265         }
266
267         /*
268          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
269          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
270          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
271          * nr being built up so when a shrink that can do some work
272          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
273          * max_pass.  This is bad for sustaining a working set in
274          * memory.
275          *
276          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
277          * a large delta change is calculated directly.
278          */
279         if (delta < max_pass / 4)
280                 total_scan = min(total_scan, max_pass / 2);
281
282         /*
283          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
284          * never try to free more than twice the estimate number of
285          * freeable entries.
286          */
287         if (total_scan > max_pass * 2)
288                 total_scan = max_pass * 2;
289
290         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
291                                 nr_pages_scanned, lru_pages,
292                                 max_pass, delta, total_scan);
293
294         while (total_scan >= batch_size) {
295                 unsigned long ret;
296
297                 shrinkctl->nr_to_scan = batch_size;
298                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
299                 if (ret == SHRINK_STOP)
300                         break;
301                 freed += ret;
302
303                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, batch_size);
304                 total_scan -= batch_size;
305
306                 cond_resched();
307         }
308
309         /*
310          * move the unused scan count back into the shrinker in a
311          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
312          * scan, there is no need to do an update.
313          */
314         if (total_scan > 0)
315                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
316                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
317         else
318                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
319
320         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, freed, nr, new_nr);
321         return freed;
322 }
323
324 /*
325  * Call the shrink functions to age shrinkable caches
326  *
327  * Here we assume it costs one seek to replace a lru page and that it also
328  * takes a seek to recreate a cache object.  With this in mind we age equal
329  * percentages of the lru and ageable caches.  This should balance the seeks
330  * generated by these structures.
331  *
332  * If the vm encountered mapped pages on the LRU it increase the pressure on
333  * slab to avoid swapping.
334  *
335  * We do weird things to avoid (scanned*seeks*entries) overflowing 32 bits.
336  *
337  * `lru_pages' represents the number of on-LRU pages in all the zones which
338  * are eligible for the caller's allocation attempt.  It is used for balancing
339  * slab reclaim versus page reclaim.
340  *
341  * Returns the number of slab objects which we shrunk.
342  */
343 unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
344                           unsigned long nr_pages_scanned,
345                           unsigned long lru_pages)
346 {
347         struct shrinker *shrinker;
348         unsigned long freed = 0;
349
350         if (nr_pages_scanned == 0)
351                 nr_pages_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
352
353         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
354                 /*
355                  * If we would return 0, our callers would understand that we
356                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
357                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
358                  * time.
359                  */
360                 freed = 1;
361                 goto out;
362         }
363
364         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
365                 for_each_node_mask(shrinkctl->nid, shrinkctl->nodes_to_scan) {
366                         if (!node_online(shrinkctl->nid))
367                                 continue;
368
369                         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE) &&
370                             (shrinkctl->nid != 0))
371                                 break;
372
373                         freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
374                                  nr_pages_scanned, lru_pages);
375
376                 }
377         }
378         up_read(&shrinker_rwsem);
379 out:
380         cond_resched();
381         return freed;
382 }
383
384 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
385 {
386         /*
387          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
388          * that isolated the page, the page cache radix tree and
389          * optional buffer heads at page->private.
390          */
391         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
392 }
393
394 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
395                               struct scan_control *sc)
396 {
397         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
398                 return 1;
399         if (!bdi_write_congested(bdi))
400                 return 1;
401         if (bdi == current->backing_dev_info)
402                 return 1;
403         return 0;
404 }
405
406 /*
407  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
408  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
409  * fsync(), msync() or close().
410  *
411  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
412  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
413  * that page is locked, the mapping is pinned.
414  *
415  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
416  * __GFP_FS.
417  */
418 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
419                                 struct page *page, int error)
420 {
421         lock_page(page);
422         if (page_mapping(page) == mapping)
423                 mapping_set_error(mapping, error);
424         unlock_page(page);
425 }
426
427 /* possible outcome of pageout() */
428 typedef enum {
429         /* failed to write page out, page is locked */
430         PAGE_KEEP,
431         /* move page to the active list, page is locked */
432         PAGE_ACTIVATE,
433         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
434         PAGE_SUCCESS,
435         /* page is clean and locked */
436         PAGE_CLEAN,
437 } pageout_t;
438
439 /*
440  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
441  * Calls ->writepage().
442  */
443 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
444                          struct scan_control *sc)
445 {
446         /*
447          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
448          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
449          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
450          * stalls if we need to run get_block().  We could test
451          * PagePrivate for that.
452          *
453          * If this process is currently in __generic_file_aio_write() against
454          * this page's queue, we can perform writeback even if that
455          * will block.
456          *
457          * If the page is swapcache, write it back even if that would
458          * block, for some throttling. This happens by accident, because
459          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
460          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
461          */
462         if (!is_page_cache_freeable(page))
463                 return PAGE_KEEP;
464         if (!mapping) {
465                 /*
466                  * Some data journaling orphaned pages can have
467                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
468                  */
469                 if (page_has_private(page)) {
470                         if (try_to_free_buffers(page)) {
471                                 ClearPageDirty(page);
472                                 printk("%s: orphaned page\n", __func__);
473                                 return PAGE_CLEAN;
474                         }
475                 }
476                 return PAGE_KEEP;
477         }
478         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
479                 return PAGE_ACTIVATE;
480         if (!may_write_to_queue(mapping->backing_dev_info, sc))
481                 return PAGE_KEEP;
482
483         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
484                 int res;
485                 struct writeback_control wbc = {
486                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
487                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
488                         .range_start = 0,
489                         .range_end = LLONG_MAX,
490                         .for_reclaim = 1,
491                 };
492
493                 SetPageReclaim(page);
494                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
495                 if (res < 0)
496                         handle_write_error(mapping, page, res);
497                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
498                         ClearPageReclaim(page);
499                         return PAGE_ACTIVATE;
500                 }
501
502                 if (!PageWriteback(page)) {
503                         /* synchronous write or broken a_ops? */
504                         ClearPageReclaim(page);
505                 }
506                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
507                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
508                 return PAGE_SUCCESS;
509         }
510
511         return PAGE_CLEAN;
512 }
513
514 /*
515  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
516  * gets returned with a refcount of 0.
517  */
518 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
519 {
520         BUG_ON(!PageLocked(page));
521         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
522
523         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
524         /*
525          * The non racy check for a busy page.
526          *
527          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
528          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
529          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
530          * here, then the following race may occur:
531          *
532          * get_user_pages(&page);
533          * [user mapping goes away]
534          * write_to(page);
535          *                              !PageDirty(page)    [good]
536          * SetPageDirty(page);
537          * put_page(page);
538          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
539          *
540          * [oops, our write_to data is lost]
541          *
542          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
543          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
544          * load is not satisfied before that of page->_count.
545          *
546          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
547          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
548          */
549         if (!page_freeze_refs(page, 2))
550                 goto cannot_free;
551         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
552         if (unlikely(PageDirty(page))) {
553                 page_unfreeze_refs(page, 2);
554                 goto cannot_free;
555         }
556
557         if (PageSwapCache(page)) {
558                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
559                 __delete_from_swap_cache(page);
560                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
561                 swapcache_free(swap, page);
562         } else {
563                 void (*freepage)(struct page *);
564
565                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
566
567                 __delete_from_page_cache(page);
568                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
569                 mem_cgroup_uncharge_cache_page(page);
570
571                 if (freepage != NULL)
572                         freepage(page);
573         }
574
575         return 1;
576
577 cannot_free:
578         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
579         return 0;
580 }
581
582 /*
583  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
584  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
585  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
586  * this page.
587  */
588 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
589 {
590         if (__remove_mapping(mapping, page)) {
591                 /*
592                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
593                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
594                  * atomic operation.
595                  */
596                 page_unfreeze_refs(page, 1);
597                 return 1;
598         }
599         return 0;
600 }
601
602 /**
603  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
604  * @page: page to be put back to appropriate lru list
605  *
606  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
607  * Page may still be unevictable for other reasons.
608  *
609  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
610  */
611 void putback_lru_page(struct page *page)
612 {
613         bool is_unevictable;
614         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
615
616         VM_BUG_ON(PageLRU(page));
617
618 redo:
619         ClearPageUnevictable(page);
620
621         if (page_evictable(page)) {
622                 /*
623                  * For evictable pages, we can use the cache.
624                  * In event of a race, worst case is we end up with an
625                  * unevictable page on [in]active list.
626                  * We know how to handle that.
627                  */
628                 is_unevictable = false;
629                 lru_cache_add(page);
630         } else {
631                 /*
632                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
633                  * list.
634                  */
635                 is_unevictable = true;
636                 add_page_to_unevictable_list(page);
637                 /*
638                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
639                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
640                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
641                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
642                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
643                  * the page back to the evictable list.
644                  *
645                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
646                  */
647                 smp_mb();
648         }
649
650         /*
651          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
652          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
653          * check after we added it to the list, again.
654          */
655         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
656                 if (!isolate_lru_page(page)) {
657                         put_page(page);
658                         goto redo;
659                 }
660                 /* This means someone else dropped this page from LRU
661                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
662                  * nothing to do here.
663                  */
664         }
665
666         if (was_unevictable && !is_unevictable)
667                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
668         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
669                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
670
671         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
672 }
673
674 enum page_references {
675         PAGEREF_RECLAIM,
676         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
677         PAGEREF_KEEP,
678         PAGEREF_ACTIVATE,
679 };
680
681 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
682                                                   struct scan_control *sc)
683 {
684         int referenced_ptes, referenced_page;
685         unsigned long vm_flags;
686
687         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
688                                           &vm_flags);
689         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
690
691         /*
692          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
693          * move the page to the unevictable list.
694          */
695         if (vm_flags & VM_LOCKED)
696                 return PAGEREF_RECLAIM;
697
698         if (referenced_ptes) {
699                 if (PageSwapBacked(page))
700                         return PAGEREF_ACTIVATE;
701                 /*
702                  * All mapped pages start out with page table
703                  * references from the instantiating fault, so we need
704                  * to look twice if a mapped file page is used more
705                  * than once.
706                  *
707                  * Mark it and spare it for another trip around the
708                  * inactive list.  Another page table reference will
709                  * lead to its activation.
710                  *
711                  * Note: the mark is set for activated pages as well
712                  * so that recently deactivated but used pages are
713                  * quickly recovered.
714                  */
715                 SetPageReferenced(page);
716
717                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
718                         return PAGEREF_ACTIVATE;
719
720                 /*
721                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
722                  */
723                 if (vm_flags & VM_EXEC)
724                         return PAGEREF_ACTIVATE;
725
726                 return PAGEREF_KEEP;
727         }
728
729         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
730         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
731                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
732
733         return PAGEREF_RECLAIM;
734 }
735
736 /* Check if a page is dirty or under writeback */
737 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
738                                        bool *dirty, bool *writeback)
739 {
740         struct address_space *mapping;
741
742         /*
743          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
744          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
745          */
746         if (!page_is_file_cache(page)) {
747                 *dirty = false;
748                 *writeback = false;
749                 return;
750         }
751
752         /* By default assume that the page flags are accurate */
753         *dirty = PageDirty(page);
754         *writeback = PageWriteback(page);
755
756         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
757         if (!page_has_private(page))
758                 return;
759
760         mapping = page_mapping(page);
761         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
762                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
763 }
764
765 /*
766  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
767  */
768 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
769                                       struct zone *zone,
770                                       struct scan_control *sc,
771                                       enum ttu_flags ttu_flags,
772                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
773                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
774                                       unsigned long *ret_nr_congested,
775                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
776                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
777                                       bool force_reclaim)
778 {
779         LIST_HEAD(ret_pages);
780         LIST_HEAD(free_pages);
781         int pgactivate = 0;
782         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
783         unsigned long nr_dirty = 0;
784         unsigned long nr_congested = 0;
785         unsigned long nr_reclaimed = 0;
786         unsigned long nr_writeback = 0;
787         unsigned long nr_immediate = 0;
788
789         cond_resched();
790
791         mem_cgroup_uncharge_start();
792         while (!list_empty(page_list)) {
793                 struct address_space *mapping;
794                 struct page *page;
795                 int may_enter_fs;
796                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
797                 bool dirty, writeback;
798
799                 cond_resched();
800
801                 page = lru_to_page(page_list);
802                 list_del(&page->lru);
803
804                 if (!trylock_page(page))
805                         goto keep;
806
807                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
808                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
809
810                 sc->nr_scanned++;
811
812                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
813                         goto cull_mlocked;
814
815                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
816                         goto keep_locked;
817
818                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
819                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
820                         sc->nr_scanned++;
821
822                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
823                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
824
825                 /*
826                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
827                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
828                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
829                  * is all dirty unqueued pages.
830                  */
831                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
832                 if (dirty || writeback)
833                         nr_dirty++;
834
835                 if (dirty && !writeback)
836                         nr_unqueued_dirty++;
837
838                 /*
839                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
840                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
841                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
842                  * end of the LRU a second time.
843                  */
844                 mapping = page_mapping(page);
845                 if ((mapping && bdi_write_congested(mapping->backing_dev_info)) ||
846                     (writeback && PageReclaim(page)))
847                         nr_congested++;
848
849                 /*
850                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
851                  * are three cases to consider.
852                  *
853                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
854                  *    under writeback and this page is both under writeback and
855                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
856                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
857                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
858                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
859                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
860                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
861                  *    caller can stall after page list has been processed.
862                  *
863                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
864                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
865                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
866                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
867                  *
868                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
869                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
870                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
871                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
872                  *    would probably show more reasons.
873                  *
874                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
875                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
876                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
877                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
878                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
879                  *
880                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
881                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
882                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
883                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
884                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
885                  */
886                 if (PageWriteback(page)) {
887                         /* Case 1 above */
888                         if (current_is_kswapd() &&
889                             PageReclaim(page) &&
890                             zone_is_reclaim_writeback(zone)) {
891                                 nr_immediate++;
892                                 goto keep_locked;
893
894                         /* Case 2 above */
895                         } else if (global_reclaim(sc) ||
896                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
897                                 /*
898                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
899                                  * might have just cleared PageReclaim, then
900                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
901                                  * as PageReadahead - but that does not matter
902                                  * enough to care.  What we do want is for this
903                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
904                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
905                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
906                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
907                                  */
908                                 SetPageReclaim(page);
909                                 nr_writeback++;
910
911                                 goto keep_locked;
912
913                         /* Case 3 above */
914                         } else {
915                                 wait_on_page_writeback(page);
916                         }
917                 }
918
919                 if (!force_reclaim)
920                         references = page_check_references(page, sc);
921
922                 switch (references) {
923                 case PAGEREF_ACTIVATE:
924                         goto activate_locked;
925                 case PAGEREF_KEEP:
926                         goto keep_locked;
927                 case PAGEREF_RECLAIM:
928                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
929                         ; /* try to reclaim the page below */
930                 }
931
932                 /*
933                  * Anonymous process memory has backing store?
934                  * Try to allocate it some swap space here.
935                  */
936                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
937                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
938                                 goto keep_locked;
939                         if (!add_to_swap(page, page_list))
940                                 goto activate_locked;
941                         may_enter_fs = 1;
942
943                         /* Adding to swap updated mapping */
944                         mapping = page_mapping(page);
945                 }
946
947                 /*
948                  * The page is mapped into the page tables of one or more
949                  * processes. Try to unmap it here.
950                  */
951                 if (page_mapped(page) && mapping) {
952                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
953                         case SWAP_FAIL:
954                                 goto activate_locked;
955                         case SWAP_AGAIN:
956                                 goto keep_locked;
957                         case SWAP_MLOCK:
958                                 goto cull_mlocked;
959                         case SWAP_SUCCESS:
960                                 ; /* try to free the page below */
961                         }
962                 }
963
964                 if (PageDirty(page)) {
965                         /*
966                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
967                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
968                          * if many dirty pages have been encountered.
969                          */
970                         if (page_is_file_cache(page) &&
971                                         (!current_is_kswapd() ||
972                                          !zone_is_reclaim_dirty(zone))) {
973                                 /*
974                                  * Immediately reclaim when written back.
975                                  * Similar in principal to deactivate_page()
976                                  * except we already have the page isolated
977                                  * and know it's dirty
978                                  */
979                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
980                                 SetPageReclaim(page);
981
982                                 goto keep_locked;
983                         }
984
985                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
986                                 goto keep_locked;
987                         if (!may_enter_fs)
988                                 goto keep_locked;
989                         if (!sc->may_writepage)
990                                 goto keep_locked;
991
992                         /* Page is dirty, try to write it out here */
993                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
994                         case PAGE_KEEP:
995                                 goto keep_locked;
996                         case PAGE_ACTIVATE:
997                                 goto activate_locked;
998                         case PAGE_SUCCESS:
999                                 if (PageWriteback(page))
1000                                         goto keep;
1001                                 if (PageDirty(page))
1002                                         goto keep;
1003
1004                                 /*
1005                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1006                                  * ahead and try to reclaim the page.
1007                                  */
1008                                 if (!trylock_page(page))
1009                                         goto keep;
1010                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1011                                         goto keep_locked;
1012                                 mapping = page_mapping(page);
1013                         case PAGE_CLEAN:
1014                                 ; /* try to free the page below */
1015                         }
1016                 }
1017
1018                 /*
1019                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1020                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1021                  * the page as well.
1022                  *
1023                  * We do this even if the page is PageDirty().
1024                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1025                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1026                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1027                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1028                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1029                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1030                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1031                  *
1032                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1033                  * the pages which were not successfully invalidated in
1034                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1035                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1036                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1037                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1038                  */
1039                 if (page_has_private(page)) {
1040                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1041                                 goto activate_locked;
1042                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1043                                 unlock_page(page);
1044                                 if (put_page_testzero(page))
1045                                         goto free_it;
1046                                 else {
1047                                         /*
1048                                          * rare race with speculative reference.
1049                                          * the speculative reference will free
1050                                          * this page shortly, so we may
1051                                          * increment nr_reclaimed here (and
1052                                          * leave it off the LRU).
1053                                          */
1054                                         nr_reclaimed++;
1055                                         continue;
1056                                 }
1057                         }
1058                 }
1059
1060                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page))
1061                         goto keep_locked;
1062
1063                 /*
1064                  * At this point, we have no other references and there is
1065                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1066                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1067                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1068                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1069                  */
1070                 __clear_page_locked(page);
1071 free_it:
1072                 nr_reclaimed++;
1073
1074                 /*
1075                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1076                  * appear not as the counts should be low
1077                  */
1078                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1079                 continue;
1080
1081 cull_mlocked:
1082                 if (PageSwapCache(page))
1083                         try_to_free_swap(page);
1084                 unlock_page(page);
1085                 putback_lru_page(page);
1086                 continue;
1087
1088 activate_locked:
1089                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1090                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1091                         try_to_free_swap(page);
1092                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
1093                 SetPageActive(page);
1094                 pgactivate++;
1095 keep_locked:
1096                 unlock_page(page);
1097 keep:
1098                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1099                 VM_BUG_ON(PageLRU(page) || PageUnevictable(page));
1100         }
1101
1102         free_hot_cold_page_list(&free_pages, 1);
1103
1104         list_splice(&ret_pages, page_list);
1105         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1106         mem_cgroup_uncharge_end();
1107         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1108         *ret_nr_congested += nr_congested;
1109         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1110         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1111         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1112         return nr_reclaimed;
1113 }
1114
1115 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1116                                             struct list_head *page_list)
1117 {
1118         struct scan_control sc = {
1119                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1120                 .priority = DEF_PRIORITY,
1121                 .may_unmap = 1,
1122         };
1123         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1124         struct page *page, *next;
1125         LIST_HEAD(clean_pages);
1126
1127         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1128                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page)) {
1129                         ClearPageActive(page);
1130                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1131                 }
1132         }
1133
1134         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1135                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1136                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1137         list_splice(&clean_pages, page_list);
1138         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1139         return ret;
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1144  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1145  * freed elsewhere are also ignored.
1146  *
1147  * page:        page to consider
1148  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1149  *
1150  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1151  */
1152 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1153 {
1154         int ret = -EINVAL;
1155
1156         /* Only take pages on the LRU. */
1157         if (!PageLRU(page))
1158                 return ret;
1159
1160         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1161         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1162                 return ret;
1163
1164         ret = -EBUSY;
1165
1166         /*
1167          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1168          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1169          * blocking - clean pages for the most part.
1170          *
1171          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1172          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1173          *
1174          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1175          * that it is possible to migrate without blocking
1176          */
1177         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1178                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1179                 if (PageWriteback(page))
1180                         return ret;
1181
1182                 if (PageDirty(page)) {
1183                         struct address_space *mapping;
1184
1185                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1186                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1187                                 return ret;
1188
1189                         /*
1190                          * Only pages without mappings or that have a
1191                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1192                          * without blocking
1193                          */
1194                         mapping = page_mapping(page);
1195                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1196                                 return ret;
1197                 }
1198         }
1199
1200         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1201                 return ret;
1202
1203         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1204                 /*
1205                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1206                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1207                  * page release code relies on it.
1208                  */
1209                 ClearPageLRU(page);
1210                 ret = 0;
1211         }
1212
1213         return ret;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1218  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1219  * and working on them outside the LRU lock.
1220  *
1221  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1222  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1223  *
1224  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1225  *
1226  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1227  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1228  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1229  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1230  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1231  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1232  * @lru:        LRU list id for isolating
1233  *
1234  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1235  */
1236 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1237                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1238                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1239                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1240 {
1241         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1242         unsigned long nr_taken = 0;
1243         unsigned long scan;
1244
1245         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1246                 struct page *page;
1247                 int nr_pages;
1248
1249                 page = lru_to_page(src);
1250                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1251
1252                 VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
1253
1254                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1255                 case 0:
1256                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1257                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1258                         list_move(&page->lru, dst);
1259                         nr_taken += nr_pages;
1260                         break;
1261
1262                 case -EBUSY:
1263                         /* else it is being freed elsewhere */
1264                         list_move(&page->lru, src);
1265                         continue;
1266
1267                 default:
1268                         BUG();
1269                 }
1270         }
1271
1272         *nr_scanned = scan;
1273         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1274                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1275         return nr_taken;
1276 }
1277
1278 /**
1279  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1280  * @page: page to isolate from its LRU list
1281  *
1282  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1283  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1284  *
1285  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1286  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1287  *
1288  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1289  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1290  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1291  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1292  *
1293  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1294  * found will be decremented.
1295  *
1296  * Restrictions:
1297  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1298  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1299  *     without a stable reference).
1300  * (2) the lru_lock must not be held.
1301  * (3) interrupts must be enabled.
1302  */
1303 int isolate_lru_page(struct page *page)
1304 {
1305         int ret = -EBUSY;
1306
1307         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1308
1309         if (PageLRU(page)) {
1310                 struct zone *zone = page_zone(page);
1311                 struct lruvec *lruvec;
1312
1313                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1314                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1315                 if (PageLRU(page)) {
1316                         int lru = page_lru(page);
1317                         get_page(page);
1318                         ClearPageLRU(page);
1319                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1320                         ret = 0;
1321                 }
1322                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1323         }
1324         return ret;
1325 }
1326
1327 /*
1328  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1329  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1330  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1331  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1332  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1333  */
1334 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1335                 struct scan_control *sc)
1336 {
1337         unsigned long inactive, isolated;
1338
1339         if (current_is_kswapd())
1340                 return 0;
1341
1342         if (!global_reclaim(sc))
1343                 return 0;
1344
1345         if (file) {
1346                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1347                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1348         } else {
1349                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1350                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1351         }
1352
1353         /*
1354          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1355          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1356          * deadlock.
1357          */
1358         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1359                 inactive >>= 3;
1360
1361         return isolated > inactive;
1362 }
1363
1364 static noinline_for_stack void
1365 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1366 {
1367         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1368         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1369         LIST_HEAD(pages_to_free);
1370
1371         /*
1372          * Put back any unfreeable pages.
1373          */
1374         while (!list_empty(page_list)) {
1375                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1376                 int lru;
1377
1378                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
1379                 list_del(&page->lru);
1380                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1381                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1382                         putback_lru_page(page);
1383                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1384                         continue;
1385                 }
1386
1387                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1388
1389                 SetPageLRU(page);
1390                 lru = page_lru(page);
1391                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1392
1393                 if (is_active_lru(lru)) {
1394                         int file = is_file_lru(lru);
1395                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1396                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1397                 }
1398                 if (put_page_testzero(page)) {
1399                         __ClearPageLRU(page);
1400                         __ClearPageActive(page);
1401                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1402
1403                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1404                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1405                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1406                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1407                         } else
1408                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1409                 }
1410         }
1411
1412         /*
1413          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1414          */
1415         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1420  * of reclaimed pages
1421  */
1422 static noinline_for_stack unsigned long
1423 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1424                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1425 {
1426         LIST_HEAD(page_list);
1427         unsigned long nr_scanned;
1428         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1429         unsigned long nr_taken;
1430         unsigned long nr_dirty = 0;
1431         unsigned long nr_congested = 0;
1432         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1433         unsigned long nr_writeback = 0;
1434         unsigned long nr_immediate = 0;
1435         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1436         int file = is_file_lru(lru);
1437         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1438         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1439
1440         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1441                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1442
1443                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1444                 if (fatal_signal_pending(current))
1445                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1446         }
1447
1448         lru_add_drain();
1449
1450         if (!sc->may_unmap)
1451                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1452         if (!sc->may_writepage)
1453                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1454
1455         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1456
1457         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1458                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1459
1460         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1461         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1462
1463         if (global_reclaim(sc)) {
1464                 zone->pages_scanned += nr_scanned;
1465                 if (current_is_kswapd())
1466                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1467                 else
1468                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1469         }
1470         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1471
1472         if (nr_taken == 0)
1473                 return 0;
1474
1475         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1476                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1477                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1478                                 false);
1479
1480         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1481
1482         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1483
1484         if (global_reclaim(sc)) {
1485                 if (current_is_kswapd())
1486                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1487                                                nr_reclaimed);
1488                 else
1489                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1490                                                nr_reclaimed);
1491         }
1492
1493         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1494
1495         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1496
1497         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1498
1499         free_hot_cold_page_list(&page_list, 1);
1500
1501         /*
1502          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1503          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1504          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1505          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1506          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1507          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1508          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1509          * same way balance_dirty_pages() manages.
1510          *
1511          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1512          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1513          * are encountered in the nr_immediate check below.
1514          */
1515         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1516                 zone_set_flag(zone, ZONE_WRITEBACK);
1517
1518         /*
1519          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1520          * stalling for global reclaim
1521          */
1522         if (global_reclaim(sc)) {
1523                 /*
1524                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1525                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1526                  */
1527                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1528                         zone_set_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
1529
1530                 /*
1531                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1532                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1533                  * the zone ZONE_TAIL_LRU_DIRTY and kswapd will start writing
1534                  * pages from reclaim context. It will forcibly stall in the
1535                  * next check.
1536                  */
1537                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1538                         zone_set_flag(zone, ZONE_TAIL_LRU_DIRTY);
1539
1540                 /*
1541                  * In addition, if kswapd scans pages marked marked for
1542                  * immediate reclaim and under writeback (nr_immediate), it
1543                  * implies that pages are cycling through the LRU faster than
1544                  * they are written so also forcibly stall.
1545                  */
1546                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken || nr_immediate)
1547                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1548         }
1549
1550         /*
1551          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1552          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1553          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1554          */
1555         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd())
1556                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1557
1558         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1559                 zone_idx(zone),
1560                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1561                 sc->priority,
1562                 trace_shrink_flags(file));
1563         return nr_reclaimed;
1564 }
1565
1566 /*
1567  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1568  *
1569  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1570  * processes, from rmap.
1571  *
1572  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1573  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1574  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1575  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1576  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1577  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1578  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1579  *
1580  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1581  * But we had to alter page->flags anyway.
1582  */
1583
1584 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1585                                      struct list_head *list,
1586                                      struct list_head *pages_to_free,
1587                                      enum lru_list lru)
1588 {
1589         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1590         unsigned long pgmoved = 0;
1591         struct page *page;
1592         int nr_pages;
1593
1594         while (!list_empty(list)) {
1595                 page = lru_to_page(list);
1596                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1597
1598                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
1599                 SetPageLRU(page);
1600
1601                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1602                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1603                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1604                 pgmoved += nr_pages;
1605
1606                 if (put_page_testzero(page)) {
1607                         __ClearPageLRU(page);
1608                         __ClearPageActive(page);
1609                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1610
1611                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1612                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1613                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1614                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1615                         } else
1616                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1617                 }
1618         }
1619         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1620         if (!is_active_lru(lru))
1621                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1622 }
1623
1624 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1625                                struct lruvec *lruvec,
1626                                struct scan_control *sc,
1627                                enum lru_list lru)
1628 {
1629         unsigned long nr_taken;
1630         unsigned long nr_scanned;
1631         unsigned long vm_flags;
1632         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1633         LIST_HEAD(l_active);
1634         LIST_HEAD(l_inactive);
1635         struct page *page;
1636         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1637         unsigned long nr_rotated = 0;
1638         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1639         int file = is_file_lru(lru);
1640         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1641
1642         lru_add_drain();
1643
1644         if (!sc->may_unmap)
1645                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1646         if (!sc->may_writepage)
1647                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1648
1649         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1650
1651         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1652                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1653         if (global_reclaim(sc))
1654                 zone->pages_scanned += nr_scanned;
1655
1656         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1657
1658         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1659         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1660         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1661         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1662
1663         while (!list_empty(&l_hold)) {
1664                 cond_resched();
1665                 page = lru_to_page(&l_hold);
1666                 list_del(&page->lru);
1667
1668                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1669                         putback_lru_page(page);
1670                         continue;
1671                 }
1672
1673                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1674                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1675                                 if (page_has_private(page))
1676                                         try_to_release_page(page, 0);
1677                                 unlock_page(page);
1678                         }
1679                 }
1680
1681                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1682                                     &vm_flags)) {
1683                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1684                         /*
1685                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1686                          * give them one more trip around the active list. So
1687                          * that executable code get better chances to stay in
1688                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1689                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1690                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1691                          * so we ignore them here.
1692                          */
1693                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1694                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1695                                 continue;
1696                         }
1697                 }
1698
1699                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1700                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1701         }
1702
1703         /*
1704          * Move pages back to the lru list.
1705          */
1706         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1707         /*
1708          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1709          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1710          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1711          * get_scan_ratio.
1712          */
1713         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1714
1715         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1716         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1717         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1718         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1719
1720         free_hot_cold_page_list(&l_hold, 1);
1721 }
1722
1723 #ifdef CONFIG_SWAP
1724 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1725 {
1726         unsigned long active, inactive;
1727
1728         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1729         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1730
1731         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1732                 return 1;
1733
1734         return 0;
1735 }
1736
1737 /**
1738  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1739  * @lruvec: LRU vector to check
1740  *
1741  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1742  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1743  */
1744 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1745 {
1746         /*
1747          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1748          * is pointless.
1749          */
1750         if (!total_swap_pages)
1751                 return 0;
1752
1753         if (!mem_cgroup_disabled())
1754                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1755
1756         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1757 }
1758 #else
1759 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1760 {
1761         return 0;
1762 }
1763 #endif
1764
1765 /**
1766  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1767  * @lruvec: LRU vector to check
1768  *
1769  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1770  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1771  * than half of the file pages are on the inactive list.
1772  *
1773  * Once we get to that situation, protect the system's working
1774  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1775  *
1776  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1777  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1778  */
1779 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1780 {
1781         unsigned long inactive;
1782         unsigned long active;
1783
1784         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1785         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1786
1787         return active > inactive;
1788 }
1789
1790 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1791 {
1792         if (is_file_lru(lru))
1793                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1794         else
1795                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1796 }
1797
1798 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1799                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1800 {
1801         if (is_active_lru(lru)) {
1802                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1803                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1804                 return 0;
1805         }
1806
1807         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1808 }
1809
1810 static int vmscan_swappiness(struct scan_control *sc)
1811 {
1812         if (global_reclaim(sc))
1813                 return vm_swappiness;
1814         return mem_cgroup_swappiness(sc->target_mem_cgroup);
1815 }
1816
1817 enum scan_balance {
1818         SCAN_EQUAL,
1819         SCAN_FRACT,
1820         SCAN_ANON,
1821         SCAN_FILE,
1822 };
1823
1824 /*
1825  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1826  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1827  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1828  * onto the active list instead of evict.
1829  *
1830  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1831  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1832  */
1833 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
1834                            unsigned long *nr)
1835 {
1836         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1837         u64 fraction[2];
1838         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1839         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1840         unsigned long anon_prio, file_prio;
1841         enum scan_balance scan_balance;
1842         unsigned long anon, file, free;
1843         bool force_scan = false;
1844         unsigned long ap, fp;
1845         enum lru_list lru;
1846
1847         /*
1848          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1849          * results in no scanning on this priority and a potential
1850          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1851          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1852          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1853          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1854          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1855          * well.
1856          */
1857         if (current_is_kswapd() && !zone_reclaimable(zone))
1858                 force_scan = true;
1859         if (!global_reclaim(sc))
1860                 force_scan = true;
1861
1862         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1863         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1864                 scan_balance = SCAN_FILE;
1865                 goto out;
1866         }
1867
1868         /*
1869          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1870          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1871          * disable swapping for individual groups completely when
1872          * using the memory controller's swap limit feature would be
1873          * too expensive.
1874          */
1875         if (!global_reclaim(sc) && !vmscan_swappiness(sc)) {
1876                 scan_balance = SCAN_FILE;
1877                 goto out;
1878         }
1879
1880         /*
1881          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1882          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1883          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1884          */
1885         if (!sc->priority && vmscan_swappiness(sc)) {
1886                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1887                 goto out;
1888         }
1889
1890         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
1891                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1892         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
1893                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1894
1895         /*
1896          * If it's foreseeable that reclaiming the file cache won't be
1897          * enough to get the zone back into a desirable shape, we have
1898          * to swap.  Better start now and leave the - probably heavily
1899          * thrashing - remaining file pages alone.
1900          */
1901         if (global_reclaim(sc)) {
1902                 free = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1903                 if (unlikely(file + free <= high_wmark_pages(zone))) {
1904                         scan_balance = SCAN_ANON;
1905                         goto out;
1906                 }
1907         }
1908
1909         /*
1910          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1911          * anything from the anonymous working set right now.
1912          */
1913         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1914                 scan_balance = SCAN_FILE;
1915                 goto out;
1916         }
1917
1918         scan_balance = SCAN_FRACT;
1919
1920         /*
1921          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1922          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1923          */
1924         anon_prio = vmscan_swappiness(sc);
1925         file_prio = 200 - anon_prio;
1926
1927         /*
1928          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1929          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1930          * ratios to determine how valuable each cache is.
1931          *
1932          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1933          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1934          * up weighing recent references more than old ones.
1935          *
1936          * anon in [0], file in [1]
1937          */
1938         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1939         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
1940                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
1941                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
1942         }
1943
1944         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
1945                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
1946                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
1947         }
1948
1949         /*
1950          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
1951          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
1952          * each list that were recently referenced and in active use.
1953          */
1954         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
1955         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
1956
1957         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
1958         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
1959         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1960
1961         fraction[0] = ap;
1962         fraction[1] = fp;
1963         denominator = ap + fp + 1;
1964 out:
1965         for_each_evictable_lru(lru) {
1966                 int file = is_file_lru(lru);
1967                 unsigned long size;
1968                 unsigned long scan;
1969
1970                 size = get_lru_size(lruvec, lru);
1971                 scan = size >> sc->priority;
1972
1973                 if (!scan && force_scan)
1974                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
1975
1976                 switch (scan_balance) {
1977                 case SCAN_EQUAL:
1978                         /* Scan lists relative to size */
1979                         break;
1980                 case SCAN_FRACT:
1981                         /*
1982                          * Scan types proportional to swappiness and
1983                          * their relative recent reclaim efficiency.
1984                          */
1985                         scan = div64_u64(scan * fraction[file], denominator);
1986                         break;
1987                 case SCAN_FILE:
1988                 case SCAN_ANON:
1989                         /* Scan one type exclusively */
1990                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
1991                                 scan = 0;
1992                         break;
1993                 default:
1994                         /* Look ma, no brain */
1995                         BUG();
1996                 }
1997                 nr[lru] = scan;
1998         }
1999 }
2000
2001 /*
2002  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2003  */
2004 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2005 {
2006         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2007         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2008         unsigned long nr_to_scan;
2009         enum lru_list lru;
2010         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2011         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2012         struct blk_plug plug;
2013         bool scan_adjusted = false;
2014
2015         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2016
2017         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2018         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2019
2020         blk_start_plug(&plug);
2021         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2022                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2023                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2024                 unsigned long nr_scanned;
2025
2026                 for_each_evictable_lru(lru) {
2027                         if (nr[lru]) {
2028                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2029                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2030
2031                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2032                                                             lruvec, sc);
2033                         }
2034                 }
2035
2036                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2037                         continue;
2038
2039                 /*
2040                  * For global direct reclaim, reclaim only the number of pages
2041                  * requested. Less care is taken to scan proportionally as it
2042                  * is more important to minimise direct reclaim stall latency
2043                  * than it is to properly age the LRU lists.
2044                  */
2045                 if (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd())
2046                         break;
2047
2048                 /*
2049                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2050                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs shrink
2051                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2052                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2053                  * proportional to the original scan target.
2054                  */
2055                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2056                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2057
2058                 if (nr_file > nr_anon) {
2059                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2060                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2061                         lru = LRU_BASE;
2062                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2063                 } else {
2064                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2065                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2066                         lru = LRU_FILE;
2067                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2068                 }
2069
2070                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2071                 nr[lru] = 0;
2072                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2073
2074                 /*
2075                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2076                  * scan target and the percentage scanning already complete
2077                  */
2078                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2079                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2080                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2081                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2082
2083                 lru += LRU_ACTIVE;
2084                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2085                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2086                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2087
2088                 scan_adjusted = true;
2089         }
2090         blk_finish_plug(&plug);
2091         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2092
2093         /*
2094          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2095          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2096          */
2097         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2098                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2099                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2100
2101         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2102 }
2103
2104 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2105 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2106 {
2107         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2108                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2109                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2110                 return true;
2111
2112         return false;
2113 }
2114
2115 /*
2116  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2117  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2118  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2119  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2120  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2121  */
2122 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2123                                         unsigned long nr_reclaimed,
2124                                         unsigned long nr_scanned,
2125                                         struct scan_control *sc)
2126 {
2127         unsigned long pages_for_compaction;
2128         unsigned long inactive_lru_pages;
2129
2130         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2131         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2132                 return false;
2133
2134         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2135         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2136                 /*
2137                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2138                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2139                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2140                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2141                  */
2142                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2143                         return false;
2144         } else {
2145                 /*
2146                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2147                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2148                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2149                  * pages that were scanned. This will return to the
2150                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2151                  * the resulting allocation attempt fails
2152                  */
2153                 if (!nr_reclaimed)
2154                         return false;
2155         }
2156
2157         /*
2158          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2159          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2160          */
2161         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2162         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2163         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2164                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2165         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2166                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2167                 return true;
2168
2169         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2170         switch (compaction_suitable(zone, sc->order)) {
2171         case COMPACT_PARTIAL:
2172         case COMPACT_CONTINUE:
2173                 return false;
2174         default:
2175                 return true;
2176         }
2177 }
2178
2179 static int
2180 __shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc, bool soft_reclaim)
2181 {
2182         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2183         int groups_scanned = 0;
2184
2185         do {
2186                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2187                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2188                         .zone = zone,
2189                         .priority = sc->priority,
2190                 };
2191                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2192                 mem_cgroup_iter_filter filter = (soft_reclaim) ?
2193                         mem_cgroup_soft_reclaim_eligible : NULL;
2194
2195                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2196                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2197
2198                 while ((memcg = mem_cgroup_iter_cond(root, memcg, &reclaim, filter))) {
2199                         struct lruvec *lruvec;
2200
2201                         groups_scanned++;
2202                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2203
2204                         shrink_lruvec(lruvec, sc);
2205
2206                         /*
2207                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2208                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2209                          * zone.
2210                          *
2211                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2212                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2213                          * retry with decreasing priority if one round over the
2214                          * whole hierarchy is not sufficient.
2215                          */
2216                         if (!global_reclaim(sc) &&
2217                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2218                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2219                                 break;
2220                         }
2221                 }
2222
2223                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2224                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2225                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2226
2227         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2228                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2229
2230         return groups_scanned;
2231 }
2232
2233
2234 static void shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2235 {
2236         bool do_soft_reclaim = mem_cgroup_should_soft_reclaim(sc);
2237         unsigned long nr_scanned = sc->nr_scanned;
2238         int scanned_groups;
2239
2240         scanned_groups = __shrink_zone(zone, sc, do_soft_reclaim);
2241         /*
2242          * memcg iterator might race with other reclaimer or start from
2243          * a incomplete tree walk so the tree walk in __shrink_zone
2244          * might have missed groups that are above the soft limit. Try
2245          * another loop to catch up with others. Do it just once to
2246          * prevent from reclaim latencies when other reclaimers always
2247          * preempt this one.
2248          */
2249         if (do_soft_reclaim && !scanned_groups)
2250                 __shrink_zone(zone, sc, do_soft_reclaim);
2251
2252         /*
2253          * No group is over the soft limit or those that are do not have
2254          * pages in the zone we are reclaiming so we have to reclaim everybody
2255          */
2256         if (do_soft_reclaim && (sc->nr_scanned == nr_scanned)) {
2257                 __shrink_zone(zone, sc, false);
2258                 return;
2259         }
2260 }
2261
2262 /* Returns true if compaction should go ahead for a high-order request */
2263 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2264 {
2265         unsigned long balance_gap, watermark;
2266         bool watermark_ok;
2267
2268         /* Do not consider compaction for orders reclaim is meant to satisfy */
2269         if (sc->order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2270                 return false;
2271
2272         /*
2273          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2274          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2275          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2276          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2277          */
2278         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone),
2279                 (zone->managed_pages + KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO-1) /
2280                         KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO);
2281         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << sc->order);
2282         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2283
2284         /*
2285          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2286          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2287          */
2288         if (compaction_deferred(zone, sc->order))
2289                 return watermark_ok;
2290
2291         /* If compaction is not ready to start, keep reclaiming */
2292         if (!compaction_suitable(zone, sc->order))
2293                 return false;
2294
2295         return watermark_ok;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2300  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2301  * request.
2302  *
2303  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2304  * Because:
2305  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2306  *    allocation or
2307  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2308  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2309  *    zone defense algorithm.
2310  *
2311  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2312  * scan then give up on it.
2313  *
2314  * This function returns true if a zone is being reclaimed for a costly
2315  * high-order allocation and compaction is ready to begin. This indicates to
2316  * the caller that it should consider retrying the allocation instead of
2317  * further reclaim.
2318  */
2319 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2320 {
2321         struct zoneref *z;
2322         struct zone *zone;
2323         bool aborted_reclaim = false;
2324
2325         /*
2326          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2327          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2328          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2329          */
2330         if (buffer_heads_over_limit)
2331                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2332
2333         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2334                                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2335                 if (!populated_zone(zone))
2336                         continue;
2337                 /*
2338                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2339                  * to global LRU.
2340                  */
2341                 if (global_reclaim(sc)) {
2342                         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2343                                 continue;
2344                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2345                             !zone_reclaimable(zone))
2346                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2347                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION)) {
2348                                 /*
2349                                  * If we already have plenty of memory free for
2350                                  * compaction in this zone, don't free any more.
2351                                  * Even though compaction is invoked for any
2352                                  * non-zero order, only frequent costly order
2353                                  * reclamation is disruptive enough to become a
2354                                  * noticeable problem, like transparent huge
2355                                  * page allocations.
2356                                  */
2357                                 if (compaction_ready(zone, sc)) {
2358                                         aborted_reclaim = true;
2359                                         continue;
2360                                 }
2361                         }
2362                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2363                 }
2364
2365                 shrink_zone(zone, sc);
2366         }
2367
2368         return aborted_reclaim;
2369 }
2370
2371 /* All zones in zonelist are unreclaimable? */
2372 static bool all_unreclaimable(struct zonelist *zonelist,
2373                 struct scan_control *sc)
2374 {
2375         struct zoneref *z;
2376         struct zone *zone;
2377
2378         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2379                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2380                 if (!populated_zone(zone))
2381                         continue;
2382                 if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2383                         continue;
2384                 if (zone_reclaimable(zone))
2385                         return false;
2386         }
2387
2388         return true;
2389 }
2390
2391 /*
2392  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2393  *
2394  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2395  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2396  *
2397  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2398  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2399  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2400  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2401  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2402  * work, and the allocation attempt will fail.
2403  *
2404  * returns:     0, if no pages reclaimed
2405  *              else, the number of pages reclaimed
2406  */
2407 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2408                                         struct scan_control *sc,
2409                                         struct shrink_control *shrink)
2410 {
2411         unsigned long total_scanned = 0;
2412         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2413         struct zoneref *z;
2414         struct zone *zone;
2415         unsigned long writeback_threshold;
2416         bool aborted_reclaim;
2417
2418         delayacct_freepages_start();
2419
2420         if (global_reclaim(sc))
2421                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2422
2423         do {
2424                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2425                                 sc->priority);
2426                 sc->nr_scanned = 0;
2427                 aborted_reclaim = shrink_zones(zonelist, sc);
2428
2429                 /*
2430                  * Don't shrink slabs when reclaiming memory from over limit
2431                  * cgroups but do shrink slab at least once when aborting
2432                  * reclaim for compaction to avoid unevenly scanning file/anon
2433                  * LRU pages over slab pages.
2434                  */
2435                 if (global_reclaim(sc)) {
2436                         unsigned long lru_pages = 0;
2437
2438                         nodes_clear(shrink->nodes_to_scan);
2439                         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist,
2440                                         gfp_zone(sc->gfp_mask)) {
2441                                 if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2442                                         continue;
2443
2444                                 lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2445                                 node_set(zone_to_nid(zone),
2446                                          shrink->nodes_to_scan);
2447                         }
2448
2449                         shrink_slab(shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2450                         if (reclaim_state) {
2451                                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2452                                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2453                         }
2454                 }
2455                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2456                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2457                         goto out;
2458
2459                 /*
2460                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2461                  * writepage even in laptop mode.
2462                  */
2463                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2464                         sc->may_writepage = 1;
2465
2466                 /*
2467                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2468                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2469                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2470                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2471                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2472                  */
2473                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2474                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2475                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2476                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2477                         sc->may_writepage = 1;
2478                 }
2479         } while (--sc->priority >= 0 && !aborted_reclaim);
2480
2481 out:
2482         delayacct_freepages_end();
2483
2484         if (sc->nr_reclaimed)
2485                 return sc->nr_reclaimed;
2486
2487         /*
2488          * As hibernation is going on, kswapd is freezed so that it can't mark
2489          * the zone into all_unreclaimable. Thus bypassing all_unreclaimable
2490          * check.
2491          */
2492         if (oom_killer_disabled)
2493                 return 0;
2494
2495         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2496         if (aborted_reclaim)
2497                 return 1;
2498
2499         /* top priority shrink_zones still had more to do? don't OOM, then */
2500         if (global_reclaim(sc) && !all_unreclaimable(zonelist, sc))
2501                 return 1;
2502
2503         return 0;
2504 }
2505
2506 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2507 {
2508         struct zone *zone;
2509         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2510         unsigned long free_pages = 0;
2511         int i;
2512         bool wmark_ok;
2513
2514         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2515                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2516                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2517                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2518         }
2519
2520         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2521
2522         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2523         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2524                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2525                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2526                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2527         }
2528
2529         return wmark_ok;
2530 }
2531
2532 /*
2533  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2534  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2535  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2536  * when the low watermark is reached.
2537  *
2538  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2539  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2540  */
2541 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2542                                         nodemask_t *nodemask)
2543 {
2544         struct zone *zone;
2545         int high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2546         pg_data_t *pgdat;
2547
2548         /*
2549          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2550          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2551          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2552          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2553          * processes to block on log_wait_commit().
2554          */
2555         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2556                 goto out;
2557
2558         /*
2559          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2560          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2561          */
2562         if (fatal_signal_pending(current))
2563                 goto out;
2564
2565         /* Check if the pfmemalloc reserves are ok */
2566         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL, &zone);
2567         pgdat = zone->zone_pgdat;
2568         if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2569                 goto out;
2570
2571         /* Account for the throttling */
2572         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2573
2574         /*
2575          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2576          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2577          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2578          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2579          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2580          * second before continuing.
2581          */
2582         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2583                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2584                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2585
2586                 goto check_pending;
2587         }
2588
2589         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2590         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2591                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2592
2593 check_pending:
2594         if (fatal_signal_pending(current))
2595                 return true;
2596
2597 out:
2598         return false;
2599 }
2600
2601 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2602                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2603 {
2604         unsigned long nr_reclaimed;
2605         struct scan_control sc = {
2606                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2607                 .may_writepage = !laptop_mode,
2608                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2609                 .may_unmap = 1,
2610                 .may_swap = 1,
2611                 .order = order,
2612                 .priority = DEF_PRIORITY,
2613                 .target_mem_cgroup = NULL,
2614                 .nodemask = nodemask,
2615         };
2616         struct shrink_control shrink = {
2617                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
2618         };
2619
2620         /*
2621          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2622          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2623          * point.
2624          */
2625         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2626                 return 1;
2627
2628         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2629                                 sc.may_writepage,
2630                                 gfp_mask);
2631
2632         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc, &shrink);
2633
2634         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2635
2636         return nr_reclaimed;
2637 }
2638
2639 #ifdef CONFIG_MEMCG
2640
2641 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2642                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2643                                                 struct zone *zone,
2644                                                 unsigned long *nr_scanned)
2645 {
2646         struct scan_control sc = {
2647                 .nr_scanned = 0,
2648                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2649                 .may_writepage = !laptop_mode,
2650                 .may_unmap = 1,
2651                 .may_swap = !noswap,
2652                 .order = 0,
2653                 .priority = 0,
2654                 .target_mem_cgroup = memcg,
2655         };
2656         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2657
2658         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2659                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2660
2661         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2662                                                       sc.may_writepage,
2663                                                       sc.gfp_mask);
2664
2665         /*
2666          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2667          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2668          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2669          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2670          * the priority and make it zero.
2671          */
2672         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
2673
2674         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2675
2676         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2677         return sc.nr_reclaimed;
2678 }
2679
2680 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2681                                            gfp_t gfp_mask,
2682                                            bool noswap)
2683 {
2684         struct zonelist *zonelist;
2685         unsigned long nr_reclaimed;
2686         int nid;
2687         struct scan_control sc = {
2688                 .may_writepage = !laptop_mode,
2689                 .may_unmap = 1,
2690                 .may_swap = !noswap,
2691                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2692                 .order = 0,
2693                 .priority = DEF_PRIORITY,
2694                 .target_mem_cgroup = memcg,
2695                 .nodemask = NULL, /* we don't care the placement */
2696                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2697                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2698         };
2699         struct shrink_control shrink = {
2700                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
2701         };
2702
2703         /*
2704          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2705          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2706          * scan does not need to be the current node.
2707          */
2708         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2709
2710         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2711
2712         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2713                                             sc.may_writepage,
2714                                             sc.gfp_mask);
2715
2716         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc, &shrink);
2717
2718         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2719
2720         return nr_reclaimed;
2721 }
2722 #endif
2723
2724 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2725 {
2726         struct mem_cgroup *memcg;
2727
2728         if (!total_swap_pages)
2729                 return;
2730
2731         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2732         do {
2733                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2734
2735                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2736                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2737                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2738
2739                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2740         } while (memcg);
2741 }
2742
2743 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2744                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2745 {
2746         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2747                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2748                 return false;
2749
2750         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2751             !compaction_suitable(zone, order))
2752                 return false;
2753
2754         return true;
2755 }
2756
2757 /*
2758  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2759  *
2760  * For order-0, all zones must be balanced!
2761  *
2762  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2763  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2764  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2765  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2766  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2767  * imbalanced zones.
2768  * The choice of 25% is due to
2769  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2770  *     reasonable sized machine
2771  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2772  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2773  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2774  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2775  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2776  */
2777 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2778 {
2779         unsigned long managed_pages = 0;
2780         unsigned long balanced_pages = 0;
2781         int i;
2782
2783         /* Check the watermark levels */
2784         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2785                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2786
2787                 if (!populated_zone(zone))
2788                         continue;
2789
2790                 managed_pages += zone->managed_pages;
2791
2792                 /*
2793                  * A special case here:
2794                  *
2795                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2796                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2797                  * they must be considered balanced here as well!
2798                  */
2799                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2800                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2801                         continue;
2802                 }
2803
2804                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2805                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2806                 else if (!order)
2807                         return false;
2808         }
2809
2810         if (order)
2811                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2812         else
2813                 return true;
2814 }
2815
2816 /*
2817  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2818  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2819  *
2820  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2821  */
2822 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2823                                         int classzone_idx)
2824 {
2825         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2826         if (remaining)
2827                 return false;
2828
2829         /*
2830          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2831          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2832          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2833          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2834          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2835          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2836          * kswapd and get throttled again
2837          */
2838         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2839                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2840                 return false;
2841         }
2842
2843         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2844 }
2845
2846 /*
2847  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2848  * the high watermark.
2849  *
2850  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2851  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2852  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2853  */
2854 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2855                                int classzone_idx,
2856                                struct scan_control *sc,
2857                                unsigned long lru_pages,
2858                                unsigned long *nr_attempted)
2859 {
2860         int testorder = sc->order;
2861         unsigned long balance_gap;
2862         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2863         struct shrink_control shrink = {
2864                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2865         };
2866         bool lowmem_pressure;
2867
2868         /* Reclaim above the high watermark. */
2869         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2870
2871         /*
2872          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2873          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2874          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2875          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2876          */
2877         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2878                         compaction_suitable(zone, sc->order) !=
2879                                 COMPACT_SKIPPED)
2880                 testorder = 0;
2881
2882         /*
2883          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
2884          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
2885          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
2886          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
2887          */
2888         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone),
2889                 (zone->managed_pages + KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO-1) /
2890                 KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO);
2891
2892         /*
2893          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
2894          * reclaim is necessary
2895          */
2896         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
2897         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
2898                                                 balance_gap, classzone_idx))
2899                 return true;
2900
2901         shrink_zone(zone, sc);
2902         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2903         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2904
2905         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2906         shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2907         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2908
2909         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
2910         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
2911
2912         zone_clear_flag(zone, ZONE_WRITEBACK);
2913
2914         /*
2915          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
2916          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
2917          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
2918          * waits.
2919          */
2920         if (zone_reclaimable(zone) &&
2921             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
2922                 zone_clear_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
2923                 zone_clear_flag(zone, ZONE_TAIL_LRU_DIRTY);
2924         }
2925
2926         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
2927 }
2928
2929 /*
2930  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
2931  * they are all at high_wmark_pages(zone).
2932  *
2933  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
2934  *
2935  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
2936  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
2937  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
2938  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
2939  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
2940  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
2941  * the zone for when the problem goes away.
2942  *
2943  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
2944  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
2945  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
2946  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
2947  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
2948  * of pages is balanced across the zones.
2949  */
2950 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
2951                                                         int *classzone_idx)
2952 {
2953         int i;
2954         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
2955         struct scan_control sc = {
2956                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2957                 .priority = DEF_PRIORITY,
2958                 .may_unmap = 1,
2959                 .may_swap = 1,
2960                 .may_writepage = !laptop_mode,
2961                 .order = order,
2962                 .target_mem_cgroup = NULL,
2963         };
2964         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
2965
2966         do {
2967                 unsigned long lru_pages = 0;
2968                 unsigned long nr_attempted = 0;
2969                 bool raise_priority = true;
2970                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
2971
2972                 sc.nr_reclaimed = 0;
2973
2974                 /*
2975                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
2976                  * zone which needs scanning
2977                  */
2978                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
2979                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2980
2981                         if (!populated_zone(zone))
2982                                 continue;
2983
2984                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
2985                             !zone_reclaimable(zone))
2986                                 continue;
2987
2988                         /*
2989                          * Do some background aging of the anon list, to give
2990                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
2991                          */
2992                         age_active_anon(zone, &sc);
2993
2994                         /*
2995                          * If the number of buffer_heads in the machine
2996                          * exceeds the maximum allowed level and this node
2997                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
2998                          * it to relieve lowmem pressure.
2999                          */
3000                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3001                                 end_zone = i;
3002                                 break;
3003                         }
3004
3005                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3006                                 end_zone = i;
3007                                 break;
3008                         } else {
3009                                 /*
3010                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3011                                  * flags
3012                                  */
3013                                 zone_clear_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
3014                                 zone_clear_flag(zone, ZONE_TAIL_LRU_DIRTY);
3015                         }
3016                 }
3017
3018                 if (i < 0)
3019                         goto out;
3020
3021                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3022                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3023
3024                         if (!populated_zone(zone))
3025                                 continue;
3026
3027                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
3028
3029                         /*
3030                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3031                          * not call compaction as it is expected that the
3032                          * necessary pages are already available.
3033                          */
3034                         if (pgdat_needs_compaction &&
3035                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3036                                                 low_wmark_pages(zone),
3037                                                 *classzone_idx, 0))
3038                                 pgdat_needs_compaction = false;
3039                 }
3040
3041                 /*
3042                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3043                  * even in laptop mode.
3044                  */
3045                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3046                         sc.may_writepage = 1;
3047
3048                 /*
3049                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3050                  * at the last zone which needs scanning.
3051                  *
3052                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3053                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3054                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3055                  * cause too much scanning of the lower zones.
3056                  */
3057                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3058                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3059
3060                         if (!populated_zone(zone))
3061                                 continue;
3062
3063                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3064                             !zone_reclaimable(zone))
3065                                 continue;
3066
3067                         sc.nr_scanned = 0;
3068
3069                         /*
3070                          * There should be no need to raise the scanning
3071                          * priority if enough pages are already being scanned
3072                          * that that high watermark would be met at 100%
3073                          * efficiency.
3074                          */
3075                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone, &sc,
3076                                         lru_pages, &nr_attempted))
3077                                 raise_priority = false;
3078                 }
3079
3080                 /*
3081                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3082                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3083                  * able to safely make forward progress. Wake them
3084                  */
3085                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3086                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3087                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3088
3089                 /*
3090                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3091                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3092                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3093                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3094                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3095                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3096                  */
3097                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3098                         order = sc.order = 0;
3099
3100                 /* Check if kswapd should be suspending */
3101                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3102                         break;
3103
3104                 /*
3105                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3106                  * high watermark number of pages as requsted
3107                  */
3108                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3109                         compact_pgdat(pgdat, order);
3110
3111                 /*
3112                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3113                  * progress in reclaiming pages
3114                  */
3115                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3116                         sc.priority--;
3117         } while (sc.priority >= 1 &&
3118                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3119
3120 out:
3121         /*
3122          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3123          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3124          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3125          * was awake, order will remain at the higher level
3126          */
3127         *classzone_idx = end_zone;
3128         return order;
3129 }
3130
3131 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3132 {
3133         long remaining = 0;
3134         DEFINE_WAIT(wait);
3135
3136         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3137                 return;
3138
3139         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3140
3141         /* Try to sleep for a short interval */
3142         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3143                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3144                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3145                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3146         }
3147
3148         /*
3149          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3150          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3151          */
3152         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3153                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3154
3155                 /*
3156                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3157                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3158                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3159                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3160                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3161                  * them before going back to sleep.
3162                  */
3163                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3164
3165                 /*
3166                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3167                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3168                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3169                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3170                  */
3171                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3172
3173                 if (!kthread_should_stop())
3174                         schedule();
3175
3176                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3177         } else {
3178                 if (remaining)
3179                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3180                 else
3181                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3182         }
3183         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3184 }
3185
3186 /*
3187  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3188  * from the init process.
3189  *
3190  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3191  * free memory available even if there is no other activity
3192  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3193  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3194  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3195  *
3196  * If there are applications that are active memory-allocators
3197  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3198  */
3199 static int kswapd(void *p)
3200 {
3201         unsigned long order, new_order;
3202         unsigned balanced_order;
3203         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3204         int balanced_classzone_idx;
3205         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3206         struct task_struct *tsk = current;
3207
3208         struct reclaim_state reclaim_state = {
3209                 .reclaimed_slab = 0,
3210         };
3211         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3212
3213         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3214
3215         if (!cpumask_empty(cpumask))
3216                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3217         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3218
3219         /*
3220          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3221          * and that if we need more memory we should get access to it
3222          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3223          * never get caught in the normal page freeing logic.
3224          *
3225          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3226          * you need a small amount of memory in order to be able to
3227          * page out something else, and this flag essentially protects
3228          * us from recursively trying to free more memory as we're
3229          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3230          */
3231         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3232         set_freezable();
3233
3234         order = new_order = 0;
3235         balanced_order = 0;
3236         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3237         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3238         for ( ; ; ) {
3239                 bool ret;
3240
3241                 /*
3242                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3243                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3244                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3245                  */
3246                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3247                                         balanced_order == new_order) {
3248                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3249                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3250                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3251                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3252                 }
3253
3254                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3255                         /*
3256                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3257                          * allocation or has tigher zone constraints
3258                          */
3259                         order = new_order;
3260                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3261                 } else {
3262                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3263                                                 balanced_classzone_idx);
3264                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3265                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3266                         new_order = order;
3267                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3268                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3269                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3270                 }
3271
3272                 ret = try_to_freeze();
3273                 if (kthread_should_stop())
3274                         break;
3275
3276                 /*
3277                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3278                  * after returning from the refrigerator
3279                  */
3280                 if (!ret) {
3281                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3282                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3283                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3284                                                 &balanced_classzone_idx);
3285                 }
3286         }
3287
3288         current->reclaim_state = NULL;
3289         return 0;
3290 }
3291
3292 /*
3293  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3294  */
3295 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3296 {
3297         pg_data_t *pgdat;
3298
3299         if (!populated_zone(zone))
3300                 return;
3301
3302         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
3303                 return;
3304         pgdat = zone->zone_pgdat;
3305         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3306                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3307                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3308         }
3309         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3310                 return;
3311         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3312                 return;
3313
3314         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3315         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * The reclaimable count would be mostly accurate.
3320  * The less reclaimable pages may be
3321  * - mlocked pages, which will be moved to unevictable list when encountered
3322  * - mapped pages, which may require several travels to be reclaimed
3323  * - dirty pages, which is not "instantly" reclaimable
3324  */
3325 unsigned long global_reclaimable_pages(void)
3326 {
3327         int nr;
3328
3329         nr = global_page_state(NR_ACTIVE_FILE) +
3330              global_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
3331
3332         if (get_nr_swap_pages() > 0)
3333                 nr += global_page_state(NR_ACTIVE_ANON) +
3334                       global_page_state(NR_INACTIVE_ANON);
3335
3336         return nr;
3337 }
3338
3339 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3340 /*
3341  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3342  * freed pages.
3343  *
3344  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3345  * LRU order by reclaiming preferentially
3346  * inactive > active > active referenced > active mapped
3347  */
3348 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3349 {
3350         struct reclaim_state reclaim_state;
3351         struct scan_control sc = {
3352                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3353                 .may_swap = 1,
3354                 .may_unmap = 1,
3355                 .may_writepage = 1,
3356                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3357                 .hibernation_mode = 1,
3358                 .order = 0,
3359                 .priority = DEF_PRIORITY,
3360         };
3361         struct shrink_control shrink = {
3362                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3363         };
3364         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3365         struct task_struct *p = current;
3366         unsigned long nr_reclaimed;
3367
3368         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3369         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3370         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3371         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3372
3373         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc, &shrink);
3374
3375         p->reclaim_state = NULL;
3376         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3377         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3378
3379         return nr_reclaimed;
3380 }
3381 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3382
3383 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3384    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3385    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3386    restore their cpu bindings. */
3387 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3388                         void *hcpu)
3389 {
3390         int nid;
3391
3392         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3393                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3394                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3395                         const struct cpumask *mask;
3396
3397                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3398
3399                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3400                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3401                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3402                 }
3403         }
3404         return NOTIFY_OK;
3405 }
3406
3407 /*
3408  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3409  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3410  */
3411 int kswapd_run(int nid)
3412 {
3413         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3414         int ret = 0;
3415
3416         if (pgdat->kswapd)
3417                 return 0;
3418
3419         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3420         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3421                 /* failure at boot is fatal */
3422                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3423                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3424                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3425                 pgdat->kswapd = NULL;
3426         }
3427         return ret;
3428 }
3429
3430 /*
3431  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3432  * hold lock_memory_hotplug().
3433  */
3434 void kswapd_stop(int nid)
3435 {
3436         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3437
3438         if (kswapd) {
3439                 kthread_stop(kswapd);
3440                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3441         }
3442 }
3443
3444 static int __init kswapd_init(void)
3445 {
3446         int nid;
3447
3448         swap_setup();
3449         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3450                 kswapd_run(nid);
3451         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3452         return 0;
3453 }
3454
3455 module_init(kswapd_init)
3456
3457 #ifdef CONFIG_NUMA
3458 /*
3459  * Zone reclaim mode
3460  *
3461  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3462  * the watermarks.
3463  */
3464 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3465
3466 #define RECLAIM_OFF 0
3467 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3468 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3469 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3470
3471 /*
3472  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3473  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3474  * a zone.
3475  */
3476 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3477
3478 /*
3479  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3480  * occur.
3481  */
3482 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3483
3484 /*
3485  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3486  * slab reclaim needs to occur.
3487  */
3488 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3489
3490 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3491 {
3492         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3493         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3494                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3495
3496         /*
3497          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3498          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3499          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3500          */
3501         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3502 }
3503
3504 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3505 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3506 {
3507         long nr_pagecache_reclaimable;
3508         long delta = 0;
3509
3510         /*
3511          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3512          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3513          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3514          * a better estimate
3515          */
3516         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3517                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3518         else
3519                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3520
3521         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3522         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3523                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3524
3525         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3526         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3527                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3528
3529         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3530 }
3531
3532 /*
3533  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3534  */
3535 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3536 {
3537         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3538         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3539         struct task_struct *p = current;
3540         struct reclaim_state reclaim_state;
3541         struct scan_control sc = {
3542                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3543                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3544                 .may_swap = 1,
3545                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3546                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3547                 .order = order,
3548                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3549         };
3550         struct shrink_control shrink = {
3551                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3552         };
3553         unsigned long nr_slab_pages0, nr_slab_pages1;
3554
3555         cond_resched();
3556         /*
3557          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3558          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3559          * and RECLAIM_SWAP.
3560          */
3561         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3562         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3563         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3564         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3565
3566         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3567                 /*
3568                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3569                  * priorities until we have enough memory freed.
3570                  */
3571                 do {
3572                         shrink_zone(zone, &sc);
3573                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3574         }
3575
3576         nr_slab_pages0 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3577         if (nr_slab_pages0 > zone->min_slab_pages) {
3578                 /*
3579                  * shrink_slab() does not currently allow us to determine how
3580                  * many pages were freed in this zone. So we take the current
3581                  * number of slab pages and shake the slab until it is reduced
3582                  * by the same nr_pages that we used for reclaiming unmapped
3583                  * pages.
3584                  */
3585                 nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
3586                 node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
3587                 for (;;) {
3588                         unsigned long lru_pages = zone_reclaimable_pages(zone);
3589
3590                         /* No reclaimable slab or very low memory pressure */
3591                         if (!shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages))
3592                                 break;
3593
3594                         /* Freed enough memory */
3595                         nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone,
3596                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3597                         if (nr_slab_pages1 + nr_pages <= nr_slab_pages0)
3598                                 break;
3599                 }
3600
3601                 /*
3602                  * Update nr_reclaimed by the number of slab pages we
3603                  * reclaimed from this zone.
3604                  */
3605                 nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3606                 if (nr_slab_pages1 < nr_slab_pages0)
3607                         sc.nr_reclaimed += nr_slab_pages0 - nr_slab_pages1;
3608         }
3609
3610         p->reclaim_state = NULL;
3611         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3612         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3613         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3614 }
3615
3616 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3617 {
3618         int node_id;
3619         int ret;
3620
3621         /*
3622          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3623          * slab pages if we are over the defined limits.
3624          *
3625          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3626          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3627          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3628          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3629          * unmapped file backed pages.
3630          */
3631         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3632             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3633                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3634
3635         if (!zone_reclaimable(zone))
3636                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3637
3638         /*
3639          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3640          */
3641         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3642                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3643
3644         /*
3645          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3646          * have associated processors. This will favor the local processor
3647          * over remote processors and spread off node memory allocations
3648          * as wide as possible.
3649          */
3650         node_id = zone_to_nid(zone);
3651         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3652                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3653
3654         if (zone_test_and_set_flag(zone, ZONE_RECLAIM_LOCKED))
3655                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3656
3657         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3658         zone_clear_flag(zone, ZONE_RECLAIM_LOCKED);
3659
3660         if (!ret)
3661                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3662
3663         return ret;
3664 }
3665 #endif
3666
3667 /*
3668  * page_evictable - test whether a page is evictable
3669  * @page: the page to test
3670  *
3671  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3672  * lists vs unevictable list.
3673  *
3674  * Reasons page might not be evictable:
3675  * (1) page's mapping marked unevictable
3676  * (2) page is part of an mlocked VMA
3677  *
3678  */
3679 int page_evictable(struct page *page)
3680 {
3681         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3682 }
3683
3684 #ifdef CONFIG_SHMEM
3685 /**
3686  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3687  * @pages:      array of pages to check
3688  * @nr_pages:   number of pages to check
3689  *
3690  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3691  *
3692  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3693  */
3694 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3695 {
3696         struct lruvec *lruvec;
3697         struct zone *zone = NULL;
3698         int pgscanned = 0;
3699         int pgrescued = 0;
3700         int i;
3701
3702         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3703                 struct page *page = pages[i];
3704                 struct zone *pagezone;
3705
3706                 pgscanned++;
3707                 pagezone = page_zone(page);
3708                 if (pagezone != zone) {
3709                         if (zone)
3710                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3711                         zone = pagezone;
3712                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3713                 }
3714                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3715
3716                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3717                         continue;
3718
3719                 if (page_evictable(page)) {
3720                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3721
3722                         VM_BUG_ON(PageActive(page));
3723                         ClearPageUnevictable(page);
3724                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3725                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3726                         pgrescued++;
3727                 }
3728         }
3729
3730         if (zone) {
3731                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3732                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3733                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3734         }
3735 }
3736 #endif /* CONFIG_SHMEM */
3737
3738 static void warn_scan_unevictable_pages(void)
3739 {
3740         printk_once(KERN_WARNING
3741                     "%s: The scan_unevictable_pages sysctl/node-interface has been "
3742                     "disabled for lack of a legitimate use case.  If you have "
3743                     "one, please send an email to linux-mm@kvack.org.\n",
3744                     current->comm);
3745 }
3746
3747 /*
3748  * scan_unevictable_pages [vm] sysctl handler.  On demand re-scan of
3749  * all nodes' unevictable lists for evictable pages
3750  */
3751 unsigned long scan_unevictable_pages;
3752
3753 int scan_unevictable_handler(struct ctl_table *table, int write,
3754                            void __user *buffer,
3755                            size_t *length, loff_t *ppos)
3756 {
3757         warn_scan_unevictable_pages();
3758         proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3759         scan_unevictable_pages = 0;
3760         return 0;
3761 }
3762
3763 #ifdef CONFIG_NUMA
3764 /*
3765  * per node 'scan_unevictable_pages' attribute.  On demand re-scan of
3766  * a specified node's per zone unevictable lists for evictable pages.
3767  */
3768
3769 static ssize_t read_scan_unevictable_node(struct device *dev,
3770                                           struct device_attribute *attr,
3771                                           char *buf)
3772 {
3773         warn_scan_unevictable_pages();
3774         return sprintf(buf, "0\n");     /* always zero; should fit... */
3775 }
3776
3777 static ssize_t write_scan_unevictable_node(struct device *dev,
3778                                            struct device_attribute *attr,
3779                                         const char *buf, size_t count)
3780 {
3781         warn_scan_unevictable_pages();
3782         return 1;
3783 }
3784
3785
3786 static DEVICE_ATTR(scan_unevictable_pages, S_IRUGO | S_IWUSR,
3787                         read_scan_unevictable_node,
3788                         write_scan_unevictable_node);
3789
3790 int scan_unevictable_register_node(struct node *node)
3791 {
3792         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_scan_unevictable_pages);
3793 }
3794
3795 void scan_unevictable_unregister_node(struct node *node)
3796 {
3797         device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_scan_unevictable_pages);
3798 }
3799 #endif