adacd65104d75c92e1ce70f42e8c2930b3148e89
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /*
92          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
93          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
94          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
95          */
96         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
97         unsigned int memcg_low_skipped:1;
98
99         unsigned int hibernation_mode:1;
100
101         /* One of the zones is ready for compaction */
102         unsigned int compaction_ready:1;
103
104         /* Allocation order */
105         s8 order;
106
107         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
108         s8 priority;
109
110         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
111         s8 reclaim_idx;
112
113         /* This context's GFP mask */
114         gfp_t gfp_mask;
115
116         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
117         unsigned long nr_scanned;
118
119         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
120         unsigned long nr_reclaimed;
121
122         struct {
123                 unsigned int dirty;
124                 unsigned int unqueued_dirty;
125                 unsigned int congested;
126                 unsigned int writeback;
127                 unsigned int immediate;
128                 unsigned int file_taken;
129                 unsigned int taken;
130         } nr;
131
132         /* for recording the reclaimed slab by now */
133         struct reclaim_state reclaim_state;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
175                                    struct reclaim_state *rs)
176 {
177         /* Check for an overwrite */
178         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
179
180         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
181         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
182
183         task->reclaim_state = rs;
184 }
185
186 static LIST_HEAD(shrinker_list);
187 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
188
189 #ifdef CONFIG_MEMCG
190 /*
191  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
192  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
193  * for the shrinker, since we don't want to impose
194  * restrictions on their internal registration order.
195  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
196  * bit is set in the shrinkers map.
197  *
198  * This value is used by the function to detect registering
199  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
200  */
201 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
202
203 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
204 static int shrinker_nr_max;
205
206 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
207 {
208         int id, ret = -ENOMEM;
209
210         down_write(&shrinker_rwsem);
211         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
212         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
213         if (id < 0)
214                 goto unlock;
215
216         if (id >= shrinker_nr_max) {
217                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
218                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
219                         goto unlock;
220                 }
221
222                 shrinker_nr_max = id + 1;
223         }
224         shrinker->id = id;
225         ret = 0;
226 unlock:
227         up_write(&shrinker_rwsem);
228         return ret;
229 }
230
231 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         int id = shrinker->id;
234
235         BUG_ON(id < 0);
236
237         down_write(&shrinker_rwsem);
238         idr_remove(&shrinker_idr, id);
239         up_write(&shrinker_rwsem);
240 }
241
242 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return !sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
261 {
262         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
263
264         if (!memcg)
265                 return true;
266 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
268                 return true;
269 #endif
270         return false;
271 }
272
273 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
274                                 struct mem_cgroup *memcg,
275                                 bool congested)
276 {
277         struct mem_cgroup_per_node *mn;
278
279         if (!memcg)
280                 return;
281
282         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
283         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
284 }
285
286 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
287                         struct mem_cgroup *memcg)
288 {
289         struct mem_cgroup_per_node *mn;
290
291         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
292         return READ_ONCE(mn->congested);
293
294 }
295 #else
296 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
297 {
298         return 0;
299 }
300
301 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
302 {
303 }
304
305 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
306 {
307         return true;
308 }
309
310 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
311 {
312         return true;
313 }
314
315 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
316                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
317 {
318 }
319
320 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
321                         struct mem_cgroup *memcg)
322 {
323         return false;
324
325 }
326 #endif
327
328 /*
329  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
330  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
331  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
332  */
333 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
334 {
335         unsigned long nr;
336
337         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
338                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
339         if (get_nr_swap_pages() > 0)
340                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
341                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
342
343         return nr;
344 }
345
346 /**
347  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
348  * @lruvec: lru vector
349  * @lru: lru to use
350  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
351  */
352 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
353 {
354         unsigned long lru_size = 0;
355         int zid;
356
357         if (!mem_cgroup_disabled()) {
358                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++)
359                         lru_size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
360         } else
361                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
362
363         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
364                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
365                 unsigned long size;
366
367                 if (!managed_zone(zone))
368                         continue;
369
370                 if (!mem_cgroup_disabled())
371                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
372                 else
373                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
374                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
375                 lru_size -= min(size, lru_size);
376         }
377
378         return lru_size;
379
380 }
381
382 /*
383  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
384  */
385 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
386 {
387         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
388
389         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
390                 size *= nr_node_ids;
391
392         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
393         if (!shrinker->nr_deferred)
394                 return -ENOMEM;
395
396         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
397                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
398                         goto free_deferred;
399         }
400
401         return 0;
402
403 free_deferred:
404         kfree(shrinker->nr_deferred);
405         shrinker->nr_deferred = NULL;
406         return -ENOMEM;
407 }
408
409 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
410 {
411         if (!shrinker->nr_deferred)
412                 return;
413
414         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
415                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
416
417         kfree(shrinker->nr_deferred);
418         shrinker->nr_deferred = NULL;
419 }
420
421 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
422 {
423         down_write(&shrinker_rwsem);
424         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
425 #ifdef CONFIG_MEMCG
426         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
427                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
428 #endif
429         up_write(&shrinker_rwsem);
430 }
431
432 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
433 {
434         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
435
436         if (err)
437                 return err;
438         register_shrinker_prepared(shrinker);
439         return 0;
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
442
443 /*
444  * Remove one
445  */
446 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
447 {
448         if (!shrinker->nr_deferred)
449                 return;
450         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
451                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
452         down_write(&shrinker_rwsem);
453         list_del(&shrinker->list);
454         up_write(&shrinker_rwsem);
455         kfree(shrinker->nr_deferred);
456         shrinker->nr_deferred = NULL;
457 }
458 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
459
460 #define SHRINK_BATCH 128
461
462 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
463                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
464 {
465         unsigned long freed = 0;
466         unsigned long long delta;
467         long total_scan;
468         long freeable;
469         long nr;
470         long new_nr;
471         int nid = shrinkctl->nid;
472         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
473                                           : SHRINK_BATCH;
474         long scanned = 0, next_deferred;
475
476         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
477                 nid = 0;
478
479         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
480         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
481                 return freeable;
482
483         /*
484          * copy the current shrinker scan count into a local variable
485          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
486          * don't also do this scanning work.
487          */
488         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
489
490         total_scan = nr;
491         if (shrinker->seeks) {
492                 delta = freeable >> priority;
493                 delta *= 4;
494                 do_div(delta, shrinker->seeks);
495         } else {
496                 /*
497                  * These objects don't require any IO to create. Trim
498                  * them aggressively under memory pressure to keep
499                  * them from causing refetches in the IO caches.
500                  */
501                 delta = freeable / 2;
502         }
503
504         total_scan += delta;
505         if (total_scan < 0) {
506                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
507                        shrinker->scan_objects, total_scan);
508                 total_scan = freeable;
509                 next_deferred = nr;
510         } else
511                 next_deferred = total_scan;
512
513         /*
514          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
515          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
516          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
517          * nr being built up so when a shrink that can do some work
518          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
519          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
520          * memory.
521          *
522          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
523          * a large delta change is calculated directly.
524          */
525         if (delta < freeable / 4)
526                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
527
528         /*
529          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
530          * never try to free more than twice the estimate number of
531          * freeable entries.
532          */
533         if (total_scan > freeable * 2)
534                 total_scan = freeable * 2;
535
536         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
537                                    freeable, delta, total_scan, priority);
538
539         /*
540          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
541          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
542          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
543          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
544          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
545          * objects spread over several slabs with usage less than the
546          * batch_size.
547          *
548          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
549          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
550          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
551          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
552          * possible.
553          */
554         while (total_scan >= batch_size ||
555                total_scan >= freeable) {
556                 unsigned long ret;
557                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
558
559                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
560                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
561                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
562                 if (ret == SHRINK_STOP)
563                         break;
564                 freed += ret;
565
566                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
567                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
568                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
569
570                 cond_resched();
571         }
572
573         if (next_deferred >= scanned)
574                 next_deferred -= scanned;
575         else
576                 next_deferred = 0;
577         /*
578          * move the unused scan count back into the shrinker in a
579          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
580          * scan, there is no need to do an update.
581          */
582         if (next_deferred > 0)
583                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
584                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
585         else
586                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
587
588         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
589         return freed;
590 }
591
592 #ifdef CONFIG_MEMCG
593 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
594                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
595 {
596         struct memcg_shrinker_map *map;
597         unsigned long ret, freed = 0;
598         int i;
599
600         if (!mem_cgroup_online(memcg))
601                 return 0;
602
603         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
604                 return 0;
605
606         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
607                                         true);
608         if (unlikely(!map))
609                 goto unlock;
610
611         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
612                 struct shrink_control sc = {
613                         .gfp_mask = gfp_mask,
614                         .nid = nid,
615                         .memcg = memcg,
616                 };
617                 struct shrinker *shrinker;
618
619                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
620                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
621                         if (!shrinker)
622                                 clear_bit(i, map->map);
623                         continue;
624                 }
625
626                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
627                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
628                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
629                         continue;
630
631                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
632                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
633                         clear_bit(i, map->map);
634                         /*
635                          * After the shrinker reported that it had no objects to
636                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
637                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
638                          * added. To make sure, we have the bit set in this
639                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
640                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
641                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
642                          * memcg_set_shrinker_bit():
643                          *
644                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
645                          *   list_add_tail()    clear_bit()
646                          *   <MB>               <MB>
647                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
648                          */
649                         smp_mb__after_atomic();
650                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
651                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
652                                 ret = 0;
653                         else
654                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
655                 }
656                 freed += ret;
657
658                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
659                         freed = freed ? : 1;
660                         break;
661                 }
662         }
663 unlock:
664         up_read(&shrinker_rwsem);
665         return freed;
666 }
667 #else /* CONFIG_MEMCG */
668 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
669                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
670 {
671         return 0;
672 }
673 #endif /* CONFIG_MEMCG */
674
675 /**
676  * shrink_slab - shrink slab caches
677  * @gfp_mask: allocation context
678  * @nid: node whose slab caches to target
679  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
680  * @priority: the reclaim priority
681  *
682  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
683  *
684  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
685  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
686  *
687  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
688  * are called only if it is the root cgroup.
689  *
690  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
691  * in order to get the scan target.
692  *
693  * Returns the number of reclaimed slab objects.
694  */
695 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
696                                  struct mem_cgroup *memcg,
697                                  int priority)
698 {
699         unsigned long ret, freed = 0;
700         struct shrinker *shrinker;
701
702         /*
703          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
704          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
705          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
706          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
707          * oom.
708          */
709         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
710                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
711
712         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
713                 goto out;
714
715         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
716                 struct shrink_control sc = {
717                         .gfp_mask = gfp_mask,
718                         .nid = nid,
719                         .memcg = memcg,
720                 };
721
722                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
723                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
724                         ret = 0;
725                 freed += ret;
726                 /*
727                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
728                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
729                  * by parallel ongoing shrinking.
730                  */
731                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
732                         freed = freed ? : 1;
733                         break;
734                 }
735         }
736
737         up_read(&shrinker_rwsem);
738 out:
739         cond_resched();
740         return freed;
741 }
742
743 void drop_slab_node(int nid)
744 {
745         unsigned long freed;
746
747         do {
748                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
749
750                 freed = 0;
751                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
752                 do {
753                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
754                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
755         } while (freed > 10);
756 }
757
758 void drop_slab(void)
759 {
760         int nid;
761
762         for_each_online_node(nid)
763                 drop_slab_node(nid);
764 }
765
766 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
767 {
768         /*
769          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
770          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
771          * heads at page->private.
772          */
773         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
774                 HPAGE_PMD_NR : 1;
775         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
776 }
777
778 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
779 {
780         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
781                 return 1;
782         if (!inode_write_congested(inode))
783                 return 1;
784         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
785                 return 1;
786         return 0;
787 }
788
789 /*
790  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
791  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
792  * fsync(), msync() or close().
793  *
794  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
795  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
796  * that page is locked, the mapping is pinned.
797  *
798  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
799  * __GFP_FS.
800  */
801 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
802                                 struct page *page, int error)
803 {
804         lock_page(page);
805         if (page_mapping(page) == mapping)
806                 mapping_set_error(mapping, error);
807         unlock_page(page);
808 }
809
810 /* possible outcome of pageout() */
811 typedef enum {
812         /* failed to write page out, page is locked */
813         PAGE_KEEP,
814         /* move page to the active list, page is locked */
815         PAGE_ACTIVATE,
816         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
817         PAGE_SUCCESS,
818         /* page is clean and locked */
819         PAGE_CLEAN,
820 } pageout_t;
821
822 /*
823  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
824  * Calls ->writepage().
825  */
826 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
827                          struct scan_control *sc)
828 {
829         /*
830          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
831          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
832          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
833          * stalls if we need to run get_block().  We could test
834          * PagePrivate for that.
835          *
836          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
837          * this page's queue, we can perform writeback even if that
838          * will block.
839          *
840          * If the page is swapcache, write it back even if that would
841          * block, for some throttling. This happens by accident, because
842          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
843          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
844          */
845         if (!is_page_cache_freeable(page))
846                 return PAGE_KEEP;
847         if (!mapping) {
848                 /*
849                  * Some data journaling orphaned pages can have
850                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
851                  */
852                 if (page_has_private(page)) {
853                         if (try_to_free_buffers(page)) {
854                                 ClearPageDirty(page);
855                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
856                                 return PAGE_CLEAN;
857                         }
858                 }
859                 return PAGE_KEEP;
860         }
861         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
862                 return PAGE_ACTIVATE;
863         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
864                 return PAGE_KEEP;
865
866         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
867                 int res;
868                 struct writeback_control wbc = {
869                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
870                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
871                         .range_start = 0,
872                         .range_end = LLONG_MAX,
873                         .for_reclaim = 1,
874                 };
875
876                 SetPageReclaim(page);
877                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
878                 if (res < 0)
879                         handle_write_error(mapping, page, res);
880                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
881                         ClearPageReclaim(page);
882                         return PAGE_ACTIVATE;
883                 }
884
885                 if (!PageWriteback(page)) {
886                         /* synchronous write or broken a_ops? */
887                         ClearPageReclaim(page);
888                 }
889                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
890                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
891                 return PAGE_SUCCESS;
892         }
893
894         return PAGE_CLEAN;
895 }
896
897 /*
898  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
899  * gets returned with a refcount of 0.
900  */
901 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
902                             bool reclaimed)
903 {
904         unsigned long flags;
905         int refcount;
906
907         BUG_ON(!PageLocked(page));
908         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
909
910         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
911         /*
912          * The non racy check for a busy page.
913          *
914          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
915          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
916          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
917          * here, then the following race may occur:
918          *
919          * get_user_pages(&page);
920          * [user mapping goes away]
921          * write_to(page);
922          *                              !PageDirty(page)    [good]
923          * SetPageDirty(page);
924          * put_page(page);
925          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
926          *
927          * [oops, our write_to data is lost]
928          *
929          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
930          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
931          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
932          *
933          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
934          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
935          */
936         refcount = 1 + compound_nr(page);
937         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
938                 goto cannot_free;
939         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
940         if (unlikely(PageDirty(page))) {
941                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
942                 goto cannot_free;
943         }
944
945         if (PageSwapCache(page)) {
946                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
947                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
948                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
949                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
950                 put_swap_page(page, swap);
951         } else {
952                 void (*freepage)(struct page *);
953                 void *shadow = NULL;
954
955                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
956                 /*
957                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
958                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
959                  *
960                  * But don't store shadows in an address space that is
961                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
962                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
963                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
964                  * back.
965                  *
966                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
967                  * only page cache pages found in these are zero pages
968                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
969                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
970                  * same address_space.
971                  */
972                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
973                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
974                         shadow = workingset_eviction(page);
975                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
976                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
977
978                 if (freepage != NULL)
979                         freepage(page);
980         }
981
982         return 1;
983
984 cannot_free:
985         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
986         return 0;
987 }
988
989 /*
990  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
991  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
992  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
993  * this page.
994  */
995 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
996 {
997         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
998                 /*
999                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1000                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1001                  * atomic operation.
1002                  */
1003                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1004                 return 1;
1005         }
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 /**
1010  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1011  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1012  *
1013  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1014  * Page may still be unevictable for other reasons.
1015  *
1016  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1017  */
1018 void putback_lru_page(struct page *page)
1019 {
1020         lru_cache_add(page);
1021         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1022 }
1023
1024 enum page_references {
1025         PAGEREF_RECLAIM,
1026         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1027         PAGEREF_KEEP,
1028         PAGEREF_ACTIVATE,
1029 };
1030
1031 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1032                                                   struct scan_control *sc)
1033 {
1034         int referenced_ptes, referenced_page;
1035         unsigned long vm_flags;
1036
1037         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1038                                           &vm_flags);
1039         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1040
1041         /*
1042          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1043          * move the page to the unevictable list.
1044          */
1045         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1046                 return PAGEREF_RECLAIM;
1047
1048         if (referenced_ptes) {
1049                 if (PageSwapBacked(page))
1050                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1051                 /*
1052                  * All mapped pages start out with page table
1053                  * references from the instantiating fault, so we need
1054                  * to look twice if a mapped file page is used more
1055                  * than once.
1056                  *
1057                  * Mark it and spare it for another trip around the
1058                  * inactive list.  Another page table reference will
1059                  * lead to its activation.
1060                  *
1061                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1062                  * so that recently deactivated but used pages are
1063                  * quickly recovered.
1064                  */
1065                 SetPageReferenced(page);
1066
1067                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1068                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1069
1070                 /*
1071                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1072                  */
1073                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1074                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1075
1076                 return PAGEREF_KEEP;
1077         }
1078
1079         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1080         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1081                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1082
1083         return PAGEREF_RECLAIM;
1084 }
1085
1086 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1087 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1088                                        bool *dirty, bool *writeback)
1089 {
1090         struct address_space *mapping;
1091
1092         /*
1093          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1094          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1095          */
1096         if (!page_is_file_cache(page) ||
1097             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1098                 *dirty = false;
1099                 *writeback = false;
1100                 return;
1101         }
1102
1103         /* By default assume that the page flags are accurate */
1104         *dirty = PageDirty(page);
1105         *writeback = PageWriteback(page);
1106
1107         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1108         if (!page_has_private(page))
1109                 return;
1110
1111         mapping = page_mapping(page);
1112         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1113                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1114 }
1115
1116 /*
1117  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1118  */
1119 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1120                                       struct pglist_data *pgdat,
1121                                       struct scan_control *sc,
1122                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1123                                       struct reclaim_stat *stat,
1124                                       bool ignore_references)
1125 {
1126         LIST_HEAD(ret_pages);
1127         LIST_HEAD(free_pages);
1128         unsigned nr_reclaimed = 0;
1129         unsigned pgactivate = 0;
1130
1131         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1132         cond_resched();
1133
1134         while (!list_empty(page_list)) {
1135                 struct address_space *mapping;
1136                 struct page *page;
1137                 int may_enter_fs;
1138                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1139                 bool dirty, writeback;
1140                 unsigned int nr_pages;
1141
1142                 cond_resched();
1143
1144                 page = lru_to_page(page_list);
1145                 list_del(&page->lru);
1146
1147                 if (!trylock_page(page))
1148                         goto keep;
1149
1150                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1151
1152                 nr_pages = compound_nr(page);
1153
1154                 /* Account the number of base pages even though THP */
1155                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1156
1157                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1158                         goto activate_locked;
1159
1160                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1161                         goto keep_locked;
1162
1163                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1164                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1165
1166                 /*
1167                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1168                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1169                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1170                  * is all dirty unqueued pages.
1171                  */
1172                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1173                 if (dirty || writeback)
1174                         stat->nr_dirty++;
1175
1176                 if (dirty && !writeback)
1177                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1178
1179                 /*
1180                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1181                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1182                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1183                  * end of the LRU a second time.
1184                  */
1185                 mapping = page_mapping(page);
1186                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1187                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1188                     (writeback && PageReclaim(page)))
1189                         stat->nr_congested++;
1190
1191                 /*
1192                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1193                  * are three cases to consider.
1194                  *
1195                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1196                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1197                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1198                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1199                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1200                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1201                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1202                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1203                  *    caller can stall after page list has been processed.
1204                  *
1205                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1206                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1207                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1208                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1209                  *    reclaim and continue scanning.
1210                  *
1211                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1212                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1213                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1214                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1215                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1216                  *    would probably show more reasons.
1217                  *
1218                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1219                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1220                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1221                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1222                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1223                  *
1224                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1225                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1226                  * inactive list and refilling from the active list. The
1227                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1228                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1229                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1230                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1231                  * takes to write them to disk.
1232                  */
1233                 if (PageWriteback(page)) {
1234                         /* Case 1 above */
1235                         if (current_is_kswapd() &&
1236                             PageReclaim(page) &&
1237                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1238                                 stat->nr_immediate++;
1239                                 goto activate_locked;
1240
1241                         /* Case 2 above */
1242                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1243                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1244                                 /*
1245                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1246                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1247                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1248                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1249                                  * enough to care.  What we do want is for this
1250                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1251                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1252                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1253                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1254                                  */
1255                                 SetPageReclaim(page);
1256                                 stat->nr_writeback++;
1257                                 goto activate_locked;
1258
1259                         /* Case 3 above */
1260                         } else {
1261                                 unlock_page(page);
1262                                 wait_on_page_writeback(page);
1263                                 /* then go back and try same page again */
1264                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1265                                 continue;
1266                         }
1267                 }
1268
1269                 if (!ignore_references)
1270                         references = page_check_references(page, sc);
1271
1272                 switch (references) {
1273                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1274                         goto activate_locked;
1275                 case PAGEREF_KEEP:
1276                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1277                         goto keep_locked;
1278                 case PAGEREF_RECLAIM:
1279                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1280                         ; /* try to reclaim the page below */
1281                 }
1282
1283                 /*
1284                  * Anonymous process memory has backing store?
1285                  * Try to allocate it some swap space here.
1286                  * Lazyfree page could be freed directly
1287                  */
1288                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1289                         if (!PageSwapCache(page)) {
1290                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1291                                         goto keep_locked;
1292                                 if (PageTransHuge(page)) {
1293                                         /* cannot split THP, skip it */
1294                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1295                                                 goto activate_locked;
1296                                         /*
1297                                          * Split pages without a PMD map right
1298                                          * away. Chances are some or all of the
1299                                          * tail pages can be freed without IO.
1300                                          */
1301                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1302                                             split_huge_page_to_list(page,
1303                                                                     page_list))
1304                                                 goto activate_locked;
1305                                 }
1306                                 if (!add_to_swap(page)) {
1307                                         if (!PageTransHuge(page))
1308                                                 goto activate_locked_split;
1309                                         /* Fallback to swap normal pages */
1310                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1311                                                                     page_list))
1312                                                 goto activate_locked;
1313 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1314                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1315 #endif
1316                                         if (!add_to_swap(page))
1317                                                 goto activate_locked_split;
1318                                 }
1319
1320                                 may_enter_fs = 1;
1321
1322                                 /* Adding to swap updated mapping */
1323                                 mapping = page_mapping(page);
1324                         }
1325                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1326                         /* Split file THP */
1327                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1328                                 goto keep_locked;
1329                 }
1330
1331                 /*
1332                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1333                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1334                  *
1335                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1336                  * reach here.
1337                  */
1338                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1339                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1340                         nr_pages = 1;
1341                 }
1342
1343                 /*
1344                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1345                  * processes. Try to unmap it here.
1346                  */
1347                 if (page_mapped(page)) {
1348                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1349
1350                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1351                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1352                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1353                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1354                                 goto activate_locked;
1355                         }
1356                 }
1357
1358                 if (PageDirty(page)) {
1359                         /*
1360                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1361                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1362                          * injecting inefficient single-page IO into
1363                          * flusher writeback as much as possible: only
1364                          * write pages when we've encountered many
1365                          * dirty pages, and when we've already scanned
1366                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1367                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1368                          */
1369                         if (page_is_file_cache(page) &&
1370                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1371                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1372                                 /*
1373                                  * Immediately reclaim when written back.
1374                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1375                                  * except we already have the page isolated
1376                                  * and know it's dirty
1377                                  */
1378                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1379                                 SetPageReclaim(page);
1380
1381                                 goto activate_locked;
1382                         }
1383
1384                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1385                                 goto keep_locked;
1386                         if (!may_enter_fs)
1387                                 goto keep_locked;
1388                         if (!sc->may_writepage)
1389                                 goto keep_locked;
1390
1391                         /*
1392                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1393                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1394                          * starts and then write it out here.
1395                          */
1396                         try_to_unmap_flush_dirty();
1397                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1398                         case PAGE_KEEP:
1399                                 goto keep_locked;
1400                         case PAGE_ACTIVATE:
1401                                 goto activate_locked;
1402                         case PAGE_SUCCESS:
1403                                 if (PageWriteback(page))
1404                                         goto keep;
1405                                 if (PageDirty(page))
1406                                         goto keep;
1407
1408                                 /*
1409                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1410                                  * ahead and try to reclaim the page.
1411                                  */
1412                                 if (!trylock_page(page))
1413                                         goto keep;
1414                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1415                                         goto keep_locked;
1416                                 mapping = page_mapping(page);
1417                         case PAGE_CLEAN:
1418                                 ; /* try to free the page below */
1419                         }
1420                 }
1421
1422                 /*
1423                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1424                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1425                  * the page as well.
1426                  *
1427                  * We do this even if the page is PageDirty().
1428                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1429                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1430                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1431                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1432                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1433                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1434                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1435                  *
1436                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1437                  * the pages which were not successfully invalidated in
1438                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1439                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1440                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1441                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1442                  */
1443                 if (page_has_private(page)) {
1444                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1445                                 goto activate_locked;
1446                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1447                                 unlock_page(page);
1448                                 if (put_page_testzero(page))
1449                                         goto free_it;
1450                                 else {
1451                                         /*
1452                                          * rare race with speculative reference.
1453                                          * the speculative reference will free
1454                                          * this page shortly, so we may
1455                                          * increment nr_reclaimed here (and
1456                                          * leave it off the LRU).
1457                                          */
1458                                         nr_reclaimed++;
1459                                         continue;
1460                                 }
1461                         }
1462                 }
1463
1464                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1465                         /* follow __remove_mapping for reference */
1466                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1467                                 goto keep_locked;
1468                         if (PageDirty(page)) {
1469                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1470                                 goto keep_locked;
1471                         }
1472
1473                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1474                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1475                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1476                         goto keep_locked;
1477
1478                 unlock_page(page);
1479 free_it:
1480                 /*
1481                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1482                  * all base pages.
1483                  */
1484                 nr_reclaimed += nr_pages;
1485
1486                 /*
1487                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1488                  * appear not as the counts should be low
1489                  */
1490                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1491                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1492                 else
1493                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1494                 continue;
1495
1496 activate_locked_split:
1497                 /*
1498                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1499                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1500                  */
1501                 if (nr_pages > 1) {
1502                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1503                         nr_pages = 1;
1504                 }
1505 activate_locked:
1506                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1507                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1508                                                 PageMlocked(page)))
1509                         try_to_free_swap(page);
1510                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1511                 if (!PageMlocked(page)) {
1512                         int type = page_is_file_cache(page);
1513                         SetPageActive(page);
1514                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1515                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1516                 }
1517 keep_locked:
1518                 unlock_page(page);
1519 keep:
1520                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1521                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1522         }
1523
1524         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1525
1526         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1527         try_to_unmap_flush();
1528         free_unref_page_list(&free_pages);
1529
1530         list_splice(&ret_pages, page_list);
1531         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1532
1533         return nr_reclaimed;
1534 }
1535
1536 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1537                                             struct list_head *page_list)
1538 {
1539         struct scan_control sc = {
1540                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1541                 .priority = DEF_PRIORITY,
1542                 .may_unmap = 1,
1543         };
1544         struct reclaim_stat dummy_stat;
1545         unsigned long ret;
1546         struct page *page, *next;
1547         LIST_HEAD(clean_pages);
1548
1549         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1550                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1551                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1552                         ClearPageActive(page);
1553                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1554                 }
1555         }
1556
1557         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1558                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1559         list_splice(&clean_pages, page_list);
1560         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1566  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1567  * freed elsewhere are also ignored.
1568  *
1569  * page:        page to consider
1570  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1571  *
1572  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1573  */
1574 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1575 {
1576         int ret = -EINVAL;
1577
1578         /* Only take pages on the LRU. */
1579         if (!PageLRU(page))
1580                 return ret;
1581
1582         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1583         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1584                 return ret;
1585
1586         ret = -EBUSY;
1587
1588         /*
1589          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1590          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1591          * blocking - clean pages for the most part.
1592          *
1593          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1594          * that it is possible to migrate without blocking
1595          */
1596         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1597                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1598                 if (PageWriteback(page))
1599                         return ret;
1600
1601                 if (PageDirty(page)) {
1602                         struct address_space *mapping;
1603                         bool migrate_dirty;
1604
1605                         /*
1606                          * Only pages without mappings or that have a
1607                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1608                          * without blocking. However, we can be racing with
1609                          * truncation so it's necessary to lock the page
1610                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1611                          * the page lock until after the page is removed
1612                          * from the page cache.
1613                          */
1614                         if (!trylock_page(page))
1615                                 return ret;
1616
1617                         mapping = page_mapping(page);
1618                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1619                         unlock_page(page);
1620                         if (!migrate_dirty)
1621                                 return ret;
1622                 }
1623         }
1624
1625         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1626                 return ret;
1627
1628         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1629                 /*
1630                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1631                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1632                  * page release code relies on it.
1633                  */
1634                 ClearPageLRU(page);
1635                 ret = 0;
1636         }
1637
1638         return ret;
1639 }
1640
1641
1642 /*
1643  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1644  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1645  */
1646 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1647                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1648 {
1649         int zid;
1650
1651         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1652                 if (!nr_zone_taken[zid])
1653                         continue;
1654
1655                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1656 #ifdef CONFIG_MEMCG
1657                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1658 #endif
1659         }
1660
1661 }
1662
1663 /**
1664  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1665  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1666  * and working on them outside the LRU lock.
1667  *
1668  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1669  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1670  *
1671  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1672  *
1673  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1674  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1675  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1676  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1677  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1678  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1679  * @lru:        LRU list id for isolating
1680  *
1681  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1682  */
1683 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1684                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1685                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1686                 enum lru_list lru)
1687 {
1688         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1689         unsigned long nr_taken = 0;
1690         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1691         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1692         unsigned long skipped = 0;
1693         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1694         LIST_HEAD(pages_skipped);
1695         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1696
1697         total_scan = 0;
1698         scan = 0;
1699         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1700                 struct page *page;
1701
1702                 page = lru_to_page(src);
1703                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1704
1705                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1706
1707                 nr_pages = compound_nr(page);
1708                 total_scan += nr_pages;
1709
1710                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1711                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1712                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1713                         continue;
1714                 }
1715
1716                 /*
1717                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1718                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1719                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1720                  * pages, triggering a premature OOM.
1721                  *
1722                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1723                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1724                  * only when the page is being freed somewhere else.
1725                  */
1726                 scan += nr_pages;
1727                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1728                 case 0:
1729                         nr_taken += nr_pages;
1730                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1731                         list_move(&page->lru, dst);
1732                         break;
1733
1734                 case -EBUSY:
1735                         /* else it is being freed elsewhere */
1736                         list_move(&page->lru, src);
1737                         continue;
1738
1739                 default:
1740                         BUG();
1741                 }
1742         }
1743
1744         /*
1745          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1746          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1747          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1748          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1749          * system at risk of premature OOM.
1750          */
1751         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1752                 int zid;
1753
1754                 list_splice(&pages_skipped, src);
1755                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1756                         if (!nr_skipped[zid])
1757                                 continue;
1758
1759                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1760                         skipped += nr_skipped[zid];
1761                 }
1762         }
1763         *nr_scanned = total_scan;
1764         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1765                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1766         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1767         return nr_taken;
1768 }
1769
1770 /**
1771  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1772  * @page: page to isolate from its LRU list
1773  *
1774  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1775  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1776  *
1777  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1778  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1779  *
1780  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1781  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1782  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1783  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1784  *
1785  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1786  * found will be decremented.
1787  *
1788  * Restrictions:
1789  *
1790  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1791  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1792  *     without a stable reference).
1793  * (2) the lru_lock must not be held.
1794  * (3) interrupts must be enabled.
1795  */
1796 int isolate_lru_page(struct page *page)
1797 {
1798         int ret = -EBUSY;
1799
1800         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1801         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1802
1803         if (PageLRU(page)) {
1804                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1805                 struct lruvec *lruvec;
1806
1807                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1808                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1809                 if (PageLRU(page)) {
1810                         int lru = page_lru(page);
1811                         get_page(page);
1812                         ClearPageLRU(page);
1813                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1814                         ret = 0;
1815                 }
1816                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1817         }
1818         return ret;
1819 }
1820
1821 /*
1822  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1823  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1824  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1825  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1826  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1827  */
1828 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1829                 struct scan_control *sc)
1830 {
1831         unsigned long inactive, isolated;
1832
1833         if (current_is_kswapd())
1834                 return 0;
1835
1836         if (!sane_reclaim(sc))
1837                 return 0;
1838
1839         if (file) {
1840                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1841                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1842         } else {
1843                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1844                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1845         }
1846
1847         /*
1848          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1849          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1850          * deadlock.
1851          */
1852         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1853                 inactive >>= 3;
1854
1855         return isolated > inactive;
1856 }
1857
1858 /*
1859  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1860  *
1861  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1862  * processes, from rmap.
1863  *
1864  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1865  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1866  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1867  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1868  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1869  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1870  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1871  *
1872  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1873  * But we had to alter page->flags anyway.
1874  *
1875  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1876  */
1877
1878 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1879                                                      struct list_head *list)
1880 {
1881         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1882         int nr_pages, nr_moved = 0;
1883         LIST_HEAD(pages_to_free);
1884         struct page *page;
1885         enum lru_list lru;
1886
1887         while (!list_empty(list)) {
1888                 page = lru_to_page(list);
1889                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1890                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1891                         list_del(&page->lru);
1892                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1893                         putback_lru_page(page);
1894                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1895                         continue;
1896                 }
1897                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1898
1899                 SetPageLRU(page);
1900                 lru = page_lru(page);
1901
1902                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1903                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1904                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1905
1906                 if (put_page_testzero(page)) {
1907                         __ClearPageLRU(page);
1908                         __ClearPageActive(page);
1909                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1910
1911                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1912                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1913                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1914                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1915                         } else
1916                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1917                 } else {
1918                         nr_moved += nr_pages;
1919                 }
1920         }
1921
1922         /*
1923          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1924          */
1925         list_splice(&pages_to_free, list);
1926
1927         return nr_moved;
1928 }
1929
1930 /*
1931  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1932  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1933  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1934  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1935  */
1936 static int current_may_throttle(void)
1937 {
1938         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1939                 current->backing_dev_info == NULL ||
1940                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1941 }
1942
1943 /*
1944  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1945  * of reclaimed pages
1946  */
1947 static noinline_for_stack unsigned long
1948 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1949                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1950 {
1951         LIST_HEAD(page_list);
1952         unsigned long nr_scanned;
1953         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1954         unsigned long nr_taken;
1955         struct reclaim_stat stat;
1956         int file = is_file_lru(lru);
1957         enum vm_event_item item;
1958         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1959         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1960         bool stalled = false;
1961
1962         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1963                 if (stalled)
1964                         return 0;
1965
1966                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1967                 msleep(100);
1968                 stalled = true;
1969
1970                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1971                 if (fatal_signal_pending(current))
1972                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1973         }
1974
1975         lru_add_drain();
1976
1977         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1978
1979         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1980                                      &nr_scanned, sc, lru);
1981
1982         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1983         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1984
1985         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1986         if (global_reclaim(sc))
1987                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1988         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1989         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1990
1991         if (nr_taken == 0)
1992                 return 0;
1993
1994         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1995                                 &stat, false);
1996
1997         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1998
1999         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2000         if (global_reclaim(sc))
2001                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2002         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2003         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
2004         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
2005
2006         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2007
2008         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2009
2010         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2011
2012         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2013         free_unref_page_list(&page_list);
2014
2015         /*
2016          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2017          * implies that flushers are not doing their job. This can
2018          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2019          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2020          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2021          * dirty pages grows not through writes but through memory
2022          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2023          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2024          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2025          */
2026         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2027                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2028
2029         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2030         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2031         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2032         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2033         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2034         sc->nr.taken += nr_taken;
2035         if (file)
2036                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2037
2038         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2039                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2040         return nr_reclaimed;
2041 }
2042
2043 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2044                                struct lruvec *lruvec,
2045                                struct scan_control *sc,
2046                                enum lru_list lru)
2047 {
2048         unsigned long nr_taken;
2049         unsigned long nr_scanned;
2050         unsigned long vm_flags;
2051         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2052         LIST_HEAD(l_active);
2053         LIST_HEAD(l_inactive);
2054         struct page *page;
2055         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2056         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2057         unsigned nr_rotated = 0;
2058         int file = is_file_lru(lru);
2059         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2060
2061         lru_add_drain();
2062
2063         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2064
2065         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2066                                      &nr_scanned, sc, lru);
2067
2068         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2069         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2070
2071         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2072         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2073
2074         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2075
2076         while (!list_empty(&l_hold)) {
2077                 cond_resched();
2078                 page = lru_to_page(&l_hold);
2079                 list_del(&page->lru);
2080
2081                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2082                         putback_lru_page(page);
2083                         continue;
2084                 }
2085
2086                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2087                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2088                                 if (page_has_private(page))
2089                                         try_to_release_page(page, 0);
2090                                 unlock_page(page);
2091                         }
2092                 }
2093
2094                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2095                                     &vm_flags)) {
2096                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2097                         /*
2098                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2099                          * give them one more trip around the active list. So
2100                          * that executable code get better chances to stay in
2101                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2102                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2103                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2104                          * so we ignore them here.
2105                          */
2106                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2107                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2108                                 continue;
2109                         }
2110                 }
2111
2112                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2113                 SetPageWorkingset(page);
2114                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2115         }
2116
2117         /*
2118          * Move pages back to the lru list.
2119          */
2120         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2121         /*
2122          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2123          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2124          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2125          * get_scan_count.
2126          */
2127         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2128
2129         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2130         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2131         /* Keep all free pages in l_active list */
2132         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2133
2134         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2135         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2136
2137         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2138         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2139
2140         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2141         free_unref_page_list(&l_active);
2142         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2143                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2144 }
2145
2146 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2147 {
2148         int nid = -1;
2149         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2150         LIST_HEAD(node_page_list);
2151         struct reclaim_stat dummy_stat;
2152         struct page *page;
2153         struct scan_control sc = {
2154                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2155                 .priority = DEF_PRIORITY,
2156                 .may_writepage = 1,
2157                 .may_unmap = 1,
2158                 .may_swap = 1,
2159         };
2160
2161         while (!list_empty(page_list)) {
2162                 page = lru_to_page(page_list);
2163                 if (nid == -1) {
2164                         nid = page_to_nid(page);
2165                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2166                 }
2167
2168                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2169                         ClearPageActive(page);
2170                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2171                         continue;
2172                 }
2173
2174                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2175                                                 NODE_DATA(nid),
2176                                                 &sc, 0,
2177                                                 &dummy_stat, false);
2178                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2179                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2180                         list_del(&page->lru);
2181                         putback_lru_page(page);
2182                 }
2183
2184                 nid = -1;
2185         }
2186
2187         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2188                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2189                                                 NODE_DATA(nid),
2190                                                 &sc, 0,
2191                                                 &dummy_stat, false);
2192                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2193                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2194                         list_del(&page->lru);
2195                         putback_lru_page(page);
2196                 }
2197         }
2198
2199         return nr_reclaimed;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2204  * to do too much work.
2205  *
2206  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2207  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2208  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2209  *
2210  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2211  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2212  *
2213  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2214  *
2215  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2216  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2217  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2218  *
2219  * total     target    max
2220  * memory    ratio     inactive
2221  * -------------------------------------
2222  *   10MB       1         5MB
2223  *  100MB       1        50MB
2224  *    1GB       3       250MB
2225  *   10GB      10       0.9GB
2226  *  100GB      31         3GB
2227  *    1TB     101        10GB
2228  *   10TB     320        32GB
2229  */
2230 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2231                                  struct scan_control *sc, bool trace)
2232 {
2233         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2234         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2235         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2236         unsigned long inactive, active;
2237         unsigned long inactive_ratio;
2238         unsigned long refaults;
2239         unsigned long gb;
2240
2241         /*
2242          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2243          * is pointless.
2244          */
2245         if (!file && !total_swap_pages)
2246                 return false;
2247
2248         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2249         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2250
2251         /*
2252          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2253          * is being established. Disable active list protection to get
2254          * rid of the stale workingset quickly.
2255          */
2256         refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2257         if (file && lruvec->refaults != refaults) {
2258                 inactive_ratio = 0;
2259         } else {
2260                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2261                 if (gb)
2262                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2263                 else
2264                         inactive_ratio = 1;
2265         }
2266
2267         if (trace)
2268                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2269                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2270                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2271                         inactive_ratio, file);
2272
2273         return inactive * inactive_ratio < active;
2274 }
2275
2276 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2277                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2278 {
2279         if (is_active_lru(lru)) {
2280                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2281                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2282                 return 0;
2283         }
2284
2285         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2286 }
2287
2288 enum scan_balance {
2289         SCAN_EQUAL,
2290         SCAN_FRACT,
2291         SCAN_ANON,
2292         SCAN_FILE,
2293 };
2294
2295 /*
2296  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2297  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2298  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2299  * onto the active list instead of evict.
2300  *
2301  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2302  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2303  */
2304 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2305                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
2306 {
2307         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2308         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2309         u64 fraction[2];
2310         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2311         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2312         unsigned long anon_prio, file_prio;
2313         enum scan_balance scan_balance;
2314         unsigned long anon, file;
2315         unsigned long ap, fp;
2316         enum lru_list lru;
2317
2318         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2319         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2320                 scan_balance = SCAN_FILE;
2321                 goto out;
2322         }
2323
2324         /*
2325          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2326          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2327          * disable swapping for individual groups completely when
2328          * using the memory controller's swap limit feature would be
2329          * too expensive.
2330          */
2331         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2332                 scan_balance = SCAN_FILE;
2333                 goto out;
2334         }
2335
2336         /*
2337          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2338          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2339          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2340          */
2341         if (!sc->priority && swappiness) {
2342                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2343                 goto out;
2344         }
2345
2346         /*
2347          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2348          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2349          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2350          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2351          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2352          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2353          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2354          */
2355         if (global_reclaim(sc)) {
2356                 unsigned long pgdatfile;
2357                 unsigned long pgdatfree;
2358                 int z;
2359                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2360
2361                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2362                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2363                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2364
2365                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2366                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2367                         if (!managed_zone(zone))
2368                                 continue;
2369
2370                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2371                 }
2372
2373                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2374                         /*
2375                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2376                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2377                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2378                          */
2379                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2380                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2381                                         >> sc->priority) {
2382                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2383                                 goto out;
2384                         }
2385                 }
2386         }
2387
2388         /*
2389          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2390          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2391          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2392          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2393          * Without the second condition we could end up never scanning an
2394          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2395          * system is under heavy pressure.
2396          */
2397         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2398             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2399                 scan_balance = SCAN_FILE;
2400                 goto out;
2401         }
2402
2403         scan_balance = SCAN_FRACT;
2404
2405         /*
2406          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2407          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2408          */
2409         anon_prio = swappiness;
2410         file_prio = 200 - anon_prio;
2411
2412         /*
2413          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2414          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2415          * ratios to determine how valuable each cache is.
2416          *
2417          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2418          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2419          * up weighing recent references more than old ones.
2420          *
2421          * anon in [0], file in [1]
2422          */
2423
2424         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2425                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2426         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2427                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2428
2429         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2430         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2431                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2432                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2433         }
2434
2435         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2436                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2437                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2438         }
2439
2440         /*
2441          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2442          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2443          * each list that were recently referenced and in active use.
2444          */
2445         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2446         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2447
2448         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2449         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2450         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2451
2452         fraction[0] = ap;
2453         fraction[1] = fp;
2454         denominator = ap + fp + 1;
2455 out:
2456         for_each_evictable_lru(lru) {
2457                 int file = is_file_lru(lru);
2458                 unsigned long lruvec_size;
2459                 unsigned long scan;
2460                 unsigned long protection;
2461
2462                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2463                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2464                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2465
2466                 if (protection) {
2467                         /*
2468                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2469                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2470                          * setting.
2471                          *
2472                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2473                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2474                          * approach the memory protection threshold, to totally
2475                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2476                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2477                          * also means we simply get no protection at all if we
2478                          * set it too low, which is not ideal.
2479                          *
2480                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2481                          * pressure by how much of the total memory used is
2482                          * within protection thresholds.
2483                          *
2484                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2485                          * we skip over all groups that are within their low
2486                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2487                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2488                          * the best-effort low protection. However, we still
2489                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2490                          * that case instead of simply punishing them all
2491                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2492                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2493                          * again by how much of the total memory used is under
2494                          * hard protection.
2495                          */
2496                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2497
2498                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2499                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2500
2501                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2502                                 cgroup_size;
2503
2504                         /*
2505                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2506                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2507                          * sc->priority further than desirable.
2508                          */
2509                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2510                 } else {
2511                         scan = lruvec_size;
2512                 }
2513
2514                 scan >>= sc->priority;
2515
2516                 /*
2517                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2518                  * scrape out the remaining cache.
2519                  */
2520                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2521                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2522
2523                 switch (scan_balance) {
2524                 case SCAN_EQUAL:
2525                         /* Scan lists relative to size */
2526                         break;
2527                 case SCAN_FRACT:
2528                         /*
2529                          * Scan types proportional to swappiness and
2530                          * their relative recent reclaim efficiency.
2531                          * Make sure we don't miss the last page on
2532                          * the offlined memory cgroups because of a
2533                          * round-off error.
2534                          */
2535                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2536                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2537                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2538                                                   denominator);
2539                         break;
2540                 case SCAN_FILE:
2541                 case SCAN_ANON:
2542                         /* Scan one type exclusively */
2543                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2544                                 lruvec_size = 0;
2545                                 scan = 0;
2546                         }
2547                         break;
2548                 default:
2549                         /* Look ma, no brain */
2550                         BUG();
2551                 }
2552
2553                 nr[lru] = scan;
2554         }
2555 }
2556
2557 /*
2558  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2559  */
2560 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2561                               struct scan_control *sc)
2562 {
2563         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2564         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2565         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2566         unsigned long nr_to_scan;
2567         enum lru_list lru;
2568         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2569         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2570         struct blk_plug plug;
2571         bool scan_adjusted;
2572
2573         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr);
2574
2575         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2576         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2577
2578         /*
2579          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2580          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2581          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2582          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2583          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2584          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2585          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2586          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2587          * dropped to zero at the first pass.
2588          */
2589         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2590                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2591
2592         blk_start_plug(&plug);
2593         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2594                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2595                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2596                 unsigned long nr_scanned;
2597
2598                 for_each_evictable_lru(lru) {
2599                         if (nr[lru]) {
2600                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2601                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2602
2603                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2604                                                             lruvec, sc);
2605                         }
2606                 }
2607
2608                 cond_resched();
2609
2610                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2611                         continue;
2612
2613                 /*
2614                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2615                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2616                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2617                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2618                  * proportional to the original scan target.
2619                  */
2620                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2621                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2622
2623                 /*
2624                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2625                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2626                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2627                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2628                  */
2629                 if (!nr_file || !nr_anon)
2630                         break;
2631
2632                 if (nr_file > nr_anon) {
2633                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2634                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2635                         lru = LRU_BASE;
2636                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2637                 } else {
2638                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2639                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2640                         lru = LRU_FILE;
2641                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2642                 }
2643
2644                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2645                 nr[lru] = 0;
2646                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2647
2648                 /*
2649                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2650                  * scan target and the percentage scanning already complete
2651                  */
2652                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2653                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2654                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2655                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2656
2657                 lru += LRU_ACTIVE;
2658                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2659                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2660                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2661
2662                 scan_adjusted = true;
2663         }
2664         blk_finish_plug(&plug);
2665         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2666
2667         /*
2668          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2669          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2670          */
2671         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2672                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2673                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2674 }
2675
2676 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2677 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2678 {
2679         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2680                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2681                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2682                 return true;
2683
2684         return false;
2685 }
2686
2687 /*
2688  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2689  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2690  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2691  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2692  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2693  */
2694 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2695                                         unsigned long nr_reclaimed,
2696                                         struct scan_control *sc)
2697 {
2698         unsigned long pages_for_compaction;
2699         unsigned long inactive_lru_pages;
2700         int z;
2701
2702         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2703         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2704                 return false;
2705
2706         /*
2707          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2708          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2709          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2710          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2711          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2712          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2713          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2714          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2715          */
2716         if (!nr_reclaimed)
2717                 return false;
2718
2719         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2720         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2721                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2722                 if (!managed_zone(zone))
2723                         continue;
2724
2725                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2726                 case COMPACT_SUCCESS:
2727                 case COMPACT_CONTINUE:
2728                         return false;
2729                 default:
2730                         /* check next zone */
2731                         ;
2732                 }
2733         }
2734
2735         /*
2736          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2737          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2738          */
2739         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2740         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2741         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2742                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2743
2744         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2745 }
2746
2747 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2748 {
2749         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2750                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2751 }
2752
2753 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2754 {
2755         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2756         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2757         bool reclaimable = false;
2758
2759         do {
2760                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2761                 struct mem_cgroup *memcg;
2762
2763                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2764
2765                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2766                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2767
2768                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);
2769                 do {
2770                         unsigned long reclaimed;
2771                         unsigned long scanned;
2772
2773                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2774                         case MEMCG_PROT_MIN:
2775                                 /*
2776                                  * Hard protection.
2777                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2778                                  */
2779                                 continue;
2780                         case MEMCG_PROT_LOW:
2781                                 /*
2782                                  * Soft protection.
2783                                  * Respect the protection only as long as
2784                                  * there is an unprotected supply
2785                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2786                                  */
2787                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2788                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2789                                         continue;
2790                                 }
2791                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2792                                 break;
2793                         case MEMCG_PROT_NONE:
2794                                 /*
2795                                  * All protection thresholds breached. We may
2796                                  * still choose to vary the scan pressure
2797                                  * applied based on by how much the cgroup in
2798                                  * question has exceeded its protection
2799                                  * thresholds (see get_scan_count).
2800                                  */
2801                                 break;
2802                         }
2803
2804                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2805                         scanned = sc->nr_scanned;
2806                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc);
2807
2808                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2809                                         sc->priority);
2810
2811                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2812                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2813                                    sc->nr_scanned - scanned,
2814                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2815
2816                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, NULL)));
2817
2818                 if (reclaim_state) {
2819                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2820                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2821                 }
2822
2823                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2824                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2825                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2826                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2827
2828                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2829                         reclaimable = true;
2830
2831                 if (current_is_kswapd()) {
2832                         /*
2833                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2834                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2835                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2836                          * global limits are not being effective at throttling
2837                          * processes due to the page distribution throughout
2838                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2839                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2840                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2841                          * the dirtying process is throttled in the same way
2842                          * balance_dirty_pages() manages.
2843                          *
2844                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2845                          * count the number of pages under pages flagged for
2846                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2847                          * in the nr_immediate check below.
2848                          */
2849                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2850                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2851
2852                         /*
2853                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2854                          * scanned were backed by a congested BDI and
2855                          * wait_iff_congested will stall.
2856                          */
2857                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2858                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2859
2860                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2861                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2862                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2863
2864                         /*
2865                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2866                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2867                          * implies that pages are cycling through the LRU
2868                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2869                          */
2870                         if (sc->nr.immediate)
2871                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2872                 }
2873
2874                 /*
2875                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2876                  * stalling in wait_iff_congested().
2877                  */
2878                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2879                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2880                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2881
2882                 /*
2883                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2884                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2885                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2886                  * the LRU too quickly.
2887                  */
2888                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2889                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2890                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2891
2892         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2893                                          sc));
2894
2895         /*
2896          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2897          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2898          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2899          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2900          */
2901         if (reclaimable)
2902                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2903
2904         return reclaimable;
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2909  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2910  * should reclaim first.
2911  */
2912 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2913 {
2914         unsigned long watermark;
2915         enum compact_result suitable;
2916
2917         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2918         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2919                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2920                 return true;
2921         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2922                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2923                 return false;
2924
2925         /*
2926          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2927          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2928          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2929          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2930          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2931          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2932          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2933          */
2934         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2935
2936         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2937 }
2938
2939 /*
2940  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2941  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2942  * request.
2943  *
2944  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2945  * scan then give up on it.
2946  */
2947 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2948 {
2949         struct zoneref *z;
2950         struct zone *zone;
2951         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2952         unsigned long nr_soft_scanned;
2953         gfp_t orig_mask;
2954         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2955
2956         /*
2957          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2958          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2959          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2960          */
2961         orig_mask = sc->gfp_mask;
2962         if (buffer_heads_over_limit) {
2963                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2964                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2965         }
2966
2967         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2968                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2969                 /*
2970                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2971                  * to global LRU.
2972                  */
2973                 if (global_reclaim(sc)) {
2974                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2975                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2976                                 continue;
2977
2978                         /*
2979                          * If we already have plenty of memory free for
2980                          * compaction in this zone, don't free any more.
2981                          * Even though compaction is invoked for any
2982                          * non-zero order, only frequent costly order
2983                          * reclamation is disruptive enough to become a
2984                          * noticeable problem, like transparent huge
2985                          * page allocations.
2986                          */
2987                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2988                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2989                             compaction_ready(zone, sc)) {
2990                                 sc->compaction_ready = true;
2991                                 continue;
2992                         }
2993
2994                         /*
2995                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2996                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2997                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2998                          * the user prefers lower zones being preserved.
2999                          */
3000                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3001                                 continue;
3002
3003                         /*
3004                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3005                          * and returns the number of reclaimed pages and
3006                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3007                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3008                          */
3009                         nr_soft_scanned = 0;
3010                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3011                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3012                                                 &nr_soft_scanned);
3013                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3014                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3015                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3016                 }
3017
3018                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3019                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3020                         continue;
3021                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3022                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3023         }
3024
3025         /*
3026          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3027          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3028          */
3029         sc->gfp_mask = orig_mask;
3030 }
3031
3032 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
3033 {
3034         struct mem_cgroup *memcg;
3035
3036         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
3037         do {
3038                 unsigned long refaults;
3039                 struct lruvec *lruvec;
3040
3041                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3042                 refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3043                 lruvec->refaults = refaults;
3044         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
3045 }
3046
3047 /*
3048  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3049  *
3050  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3051  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3052  *
3053  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3054  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3055  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3056  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3057  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3058  * work, and the allocation attempt will fail.
3059  *
3060  * returns:     0, if no pages reclaimed
3061  *              else, the number of pages reclaimed
3062  */
3063 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3064                                           struct scan_control *sc)
3065 {
3066         int initial_priority = sc->priority;
3067         pg_data_t *last_pgdat;
3068         struct zoneref *z;
3069         struct zone *zone;
3070 retry:
3071         delayacct_freepages_start();
3072
3073         if (global_reclaim(sc))
3074                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3075
3076         do {
3077                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3078                                 sc->priority);
3079                 sc->nr_scanned = 0;
3080                 shrink_zones(zonelist, sc);
3081
3082                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3083                         break;
3084
3085                 if (sc->compaction_ready)
3086                         break;
3087
3088                 /*
3089                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3090                  * writepage even in laptop mode.
3091                  */
3092                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3093                         sc->may_writepage = 1;
3094         } while (--sc->priority >= 0);
3095
3096         last_pgdat = NULL;
3097         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3098                                         sc->nodemask) {
3099                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3100                         continue;
3101                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3102                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3103                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3104         }
3105
3106         delayacct_freepages_end();
3107
3108         if (sc->nr_reclaimed)
3109                 return sc->nr_reclaimed;
3110
3111         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3112         if (sc->compaction_ready)
3113                 return 1;
3114
3115         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3116         if (sc->memcg_low_skipped) {
3117                 sc->priority = initial_priority;
3118                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3119                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3120                 goto retry;
3121         }
3122
3123         return 0;
3124 }
3125
3126 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3127 {
3128         struct zone *zone;
3129         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3130         unsigned long free_pages = 0;
3131         int i;
3132         bool wmark_ok;
3133
3134         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3135                 return true;
3136
3137         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3138                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3139                 if (!managed_zone(zone))
3140                         continue;
3141
3142                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3143                         continue;
3144
3145                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3146                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3147         }
3148
3149         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3150         if (!pfmemalloc_reserve)
3151                 return true;
3152
3153         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3154
3155         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3156         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3157                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3158                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3159                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3160         }
3161
3162         return wmark_ok;
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3167  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3168  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3169  * when the low watermark is reached.
3170  *
3171  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3172  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3173  */
3174 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3175                                         nodemask_t *nodemask)
3176 {
3177         struct zoneref *z;
3178         struct zone *zone;
3179         pg_data_t *pgdat = NULL;
3180
3181         /*
3182          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3183          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3184          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3185          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3186          * processes to block on log_wait_commit().
3187          */
3188         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3189                 goto out;
3190
3191         /*
3192          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3193          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3194          */
3195         if (fatal_signal_pending(current))
3196                 goto out;
3197
3198         /*
3199          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3200          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3201          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3202          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3203          *
3204          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3205          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3206          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3207          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3208          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3209          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3210          * should make reasonable progress.
3211          */
3212         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3213                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3214                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3215                         continue;
3216
3217                 /* Throttle based on the first usable node */
3218                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3219                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3220                         goto out;
3221                 break;
3222         }
3223
3224         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3225         if (!pgdat)
3226                 goto out;
3227
3228         /* Account for the throttling */
3229         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3230
3231         /*
3232          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3233          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3234          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3235          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3236          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3237          * second before continuing.
3238          */
3239         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3240                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3241                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3242
3243                 goto check_pending;
3244         }
3245
3246         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3247         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3248                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3249
3250 check_pending:
3251         if (fatal_signal_pending(current))
3252                 return true;
3253
3254 out:
3255         return false;
3256 }
3257
3258 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3259                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3260 {
3261         unsigned long nr_reclaimed;
3262         struct scan_control sc = {
3263                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3264                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3265                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3266                 .order = order,
3267                 .nodemask = nodemask,
3268                 .priority = DEF_PRIORITY,
3269                 .may_writepage = !laptop_mode,
3270                 .may_unmap = 1,
3271                 .may_swap = 1,
3272         };
3273
3274         /*
3275          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3276          * Confirm they are large enough for max values.
3277          */
3278         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3279         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3280         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3281
3282         /*
3283          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3284          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3285          * point.
3286          */
3287         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3288                 return 1;
3289
3290         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3291         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3292
3293         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3294
3295         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3296         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3297
3298         return nr_reclaimed;
3299 }
3300
3301 #ifdef CONFIG_MEMCG
3302
3303 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3304 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3305                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3306                                                 pg_data_t *pgdat,
3307                                                 unsigned long *nr_scanned)
3308 {
3309         struct scan_control sc = {
3310                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3311                 .target_mem_cgroup = memcg,
3312                 .may_writepage = !laptop_mode,
3313                 .may_unmap = 1,
3314                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3315                 .may_swap = !noswap,
3316         };
3317
3318         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3319
3320         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3321                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3322
3323         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3324                                                       sc.gfp_mask);
3325
3326         /*
3327          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3328          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3329          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3330          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3331          * the priority and make it zero.
3332          */
3333         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc);
3334
3335         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3336
3337         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3338
3339         return sc.nr_reclaimed;
3340 }
3341
3342 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3343                                            unsigned long nr_pages,
3344                                            gfp_t gfp_mask,
3345                                            bool may_swap)
3346 {
3347         struct zonelist *zonelist;
3348         unsigned long nr_reclaimed;
3349         unsigned long pflags;
3350         int nid;
3351         unsigned int noreclaim_flag;
3352         struct scan_control sc = {
3353                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3354                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3355                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3356                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3357                 .target_mem_cgroup = memcg,
3358                 .priority = DEF_PRIORITY,
3359                 .may_writepage = !laptop_mode,
3360                 .may_unmap = 1,
3361                 .may_swap = may_swap,
3362         };
3363
3364         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3365         /*
3366          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3367          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3368          * scan does not need to be the current node.
3369          */
3370         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3371
3372         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3373
3374         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3375
3376         psi_memstall_enter(&pflags);
3377         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3378
3379         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3380
3381         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3382         psi_memstall_leave(&pflags);
3383
3384         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3385         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3386
3387         return nr_reclaimed;
3388 }
3389 #endif
3390
3391 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3392                                 struct scan_control *sc)
3393 {
3394         struct mem_cgroup *memcg;
3395
3396         if (!total_swap_pages)
3397                 return;
3398
3399         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3400         do {
3401                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3402
3403                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3404                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3405                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3406
3407                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3408         } while (memcg);
3409 }
3410
3411 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3412 {
3413         int i;
3414         struct zone *zone;
3415
3416         /*
3417          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3418          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3419          * should not be checked at the time time as reclaim would
3420          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3421          * zone is balanced.
3422          */
3423         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3424                 zone = pgdat->node_zones + i;
3425                 if (!managed_zone(zone))
3426                         continue;
3427
3428                 if (zone->watermark_boost)
3429                         return true;
3430         }
3431
3432         return false;
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3437  * and classzone_idx
3438  */
3439 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3440 {
3441         int i;
3442         unsigned long mark = -1;
3443         struct zone *zone;
3444
3445         /*
3446          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3447          * meet watermarks.
3448          */
3449         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3450                 zone = pgdat->node_zones + i;
3451
3452                 if (!managed_zone(zone))
3453                         continue;
3454
3455                 mark = high_wmark_pages(zone);
3456                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3457                         return true;
3458         }
3459
3460         /*
3461          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3462          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3463          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3464          */
3465         if (mark == -1)
3466                 return true;
3467
3468         return false;
3469 }
3470
3471 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3472 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3473 {
3474         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3475         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3476         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3481  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3482  *
3483  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3484  */
3485 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3486 {
3487         /*
3488          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3489          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3490          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3491          * throttled. There is also a potential race if processes get
3492          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3493          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3494          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3495          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3496          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3497          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3498          * that here we are under prepare_to_wait().
3499          */
3500         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3501                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3502
3503         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3504         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3505                 return true;
3506
3507         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3508                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3509                 return true;
3510         }
3511
3512         return false;
3513 }
3514
3515 /*
3516  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3517  * zone that is currently unbalanced.
3518  *
3519  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3520  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3521  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3522  */
3523 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3524                                struct scan_control *sc)
3525 {
3526         struct zone *zone;
3527         int z;
3528
3529         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3530         sc->nr_to_reclaim = 0;
3531         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3532                 zone = pgdat->node_zones + z;
3533                 if (!managed_zone(zone))
3534                         continue;
3535
3536                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3537         }
3538
3539         /*
3540          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3541          * now pressure is applied based on node LRU order.
3542          */
3543         shrink_node(pgdat, sc);
3544
3545         /*
3546          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3547          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3548          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3549          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3550          * can direct reclaim/compact.
3551          */
3552         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3553                 sc->order = 0;
3554
3555         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3556 }
3557
3558 /*
3559  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3560  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3561  * balanced.
3562  *
3563  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3564  *
3565  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3566  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3567  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3568  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3569  * balanced.
3570  */
3571 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3572 {
3573         int i;
3574         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3575         unsigned long nr_soft_scanned;
3576         unsigned long pflags;
3577         unsigned long nr_boost_reclaim;
3578         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3579         bool boosted;
3580         struct zone *zone;
3581         struct scan_control sc = {
3582                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3583                 .order = order,
3584                 .may_unmap = 1,
3585         };
3586
3587         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3588         psi_memstall_enter(&pflags);
3589         __fs_reclaim_acquire();
3590
3591         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3592
3593         /*
3594          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3595          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3596          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3597          */
3598         nr_boost_reclaim = 0;
3599         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3600                 zone = pgdat->node_zones + i;
3601                 if (!managed_zone(zone))
3602                         continue;
3603
3604                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3605                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3606         }
3607         boosted = nr_boost_reclaim;
3608
3609 restart:
3610         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3611         do {
3612                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3613                 bool raise_priority = true;
3614                 bool balanced;
3615                 bool ret;
3616
3617                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3618
3619                 /*
3620                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3621                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3622                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3623                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3624                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3625                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3626                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3627                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3628                  */
3629                 if (buffer_heads_over_limit) {
3630                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3631                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3632                                 if (!managed_zone(zone))
3633                                         continue;
3634
3635                                 sc.reclaim_idx = i;
3636                                 break;
3637                         }
3638                 }
3639
3640                 /*
3641                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3642                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3643                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3644                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3645                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3646                  */
3647                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3648                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3649                         nr_boost_reclaim = 0;
3650                         goto restart;
3651                 }
3652
3653                 /*
3654                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3655                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3656                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3657                  */
3658                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3659                         goto out;
3660
3661                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3662                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3663                         raise_priority = false;
3664
3665                 /*
3666                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3667                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3668                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3669                  * reclaim will be aborted.
3670                  */
3671                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3672                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3673
3674                 /*
3675                  * Do some background aging of the anon list, to give
3676                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3677                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3678                  * about consistent aging.
3679                  */
3680                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3681
3682                 /*
3683                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3684                  * even in laptop mode.
3685                  */
3686                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3687                         sc.may_writepage = 1;
3688
3689                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3690                 sc.nr_scanned = 0;
3691                 nr_soft_scanned = 0;
3692                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3693                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3694                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3695
3696                 /*
3697                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3698                  * enough pages are already being scanned that that high
3699                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3700                  */
3701                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3702                         raise_priority = false;
3703
3704                 /*
3705                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3706                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3707                  * able to safely make forward progress. Wake them
3708                  */
3709                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3710                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3711                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3712
3713                 /* Check if kswapd should be suspending */
3714                 __fs_reclaim_release();
3715                 ret = try_to_freeze();
3716                 __fs_reclaim_acquire();
3717                 if (ret || kthread_should_stop())
3718                         break;
3719
3720                 /*
3721                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3722                  * progress in reclaiming pages
3723                  */
3724                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3725                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3726
3727                 /*
3728                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3729                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3730                  * extreme circumstances.
3731                  */
3732                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3733                         break;
3734
3735                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3736                         sc.priority--;
3737         } while (sc.priority >= 1);
3738
3739         if (!sc.nr_reclaimed)
3740                 pgdat->kswapd_failures++;
3741
3742 out:
3743         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3744         if (boosted) {
3745                 unsigned long flags;
3746
3747                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3748                         if (!zone_boosts[i])
3749                                 continue;
3750
3751                         /* Increments are under the zone lock */
3752                         zone = pgdat->node_zones + i;
3753                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3754                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3755                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3756                 }
3757
3758                 /*
3759                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3760                  * pageblocks.
3761                  */
3762                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3763         }
3764
3765         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3766         __fs_reclaim_release();
3767         psi_memstall_leave(&pflags);
3768         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3769
3770         /*
3771          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3772          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3773          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3774          * remain at the higher level.
3775          */
3776         return sc.order;
3777 }
3778
3779 /*
3780  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3781  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3782  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3783  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3784  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3785  */
3786 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3787                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3788 {
3789         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3790                 return prev_classzone_idx;
3791         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3792 }
3793
3794 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3795                                 unsigned int classzone_idx)
3796 {
3797         long remaining = 0;
3798         DEFINE_WAIT(wait);
3799
3800         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3801                 return;
3802
3803         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3804
3805         /*
3806          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3807          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3808          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3809          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3810          * succeed.
3811          */
3812         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3813                 /*
3814                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3815                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3816                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3817                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3818                  */
3819                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3820
3821                 /*
3822                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3823                  * allocation of the requested order possible.
3824                  */
3825                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3826
3827                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3828
3829                 /*
3830                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3831                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3832                  * the previous request that slept prematurely.
3833                  */
3834                 if (remaining) {
3835                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3836                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3837                 }
3838
3839                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3840                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3841         }
3842
3843         /*
3844          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3845          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3846          */
3847         if (!remaining &&
3848             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3849                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3850
3851                 /*
3852                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3853                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3854                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3855                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3856                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3857                  * them before going back to sleep.
3858                  */
3859                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3860
3861                 if (!kthread_should_stop())
3862                         schedule();
3863
3864                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3865         } else {
3866                 if (remaining)
3867                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3868                 else
3869                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3870         }
3871         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3872 }
3873
3874 /*
3875  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3876  * from the init process.
3877  *
3878  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3879  * free memory available even if there is no other activity
3880  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3881  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3882  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3883  *
3884  * If there are applications that are active memory-allocators
3885  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3886  */
3887 static int kswapd(void *p)
3888 {
3889         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3890         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3891         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3892         struct task_struct *tsk = current;
3893         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3894
3895         if (!cpumask_empty(cpumask))
3896                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3897
3898         /*
3899          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3900          * and that if we need more memory we should get access to it
3901          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3902          * never get caught in the normal page freeing logic.
3903          *
3904          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3905          * you need a small amount of memory in order to be able to
3906          * page out something else, and this flag essentially protects
3907          * us from recursively trying to free more memory as we're
3908          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3909          */
3910         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3911         set_freezable();
3912
3913         pgdat->kswapd_order = 0;
3914         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3915         for ( ; ; ) {
3916                 bool ret;
3917
3918                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3919                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3920
3921 kswapd_try_sleep:
3922                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3923                                         classzone_idx);
3924
3925                 /* Read the new order and classzone_idx */
3926                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3927                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3928                 pgdat->kswapd_order = 0;
3929                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3930
3931                 ret = try_to_freeze();
3932                 if (kthread_should_stop())
3933                         break;
3934
3935                 /*
3936                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3937                  * after returning from the refrigerator
3938                  */
3939                 if (ret)
3940                         continue;
3941
3942                 /*
3943                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3944                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3945                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3946                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3947                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3948                  * request (alloc_order).
3949                  */
3950                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3951                                                 alloc_order);
3952                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3953                 if (reclaim_order < alloc_order)
3954                         goto kswapd_try_sleep;
3955         }
3956
3957         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3958
3959         return 0;
3960 }
3961
3962 /*
3963  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3964  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3965  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3966  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3967  * needed.
3968  */
3969 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3970                    enum zone_type classzone_idx)
3971 {
3972         pg_data_t *pgdat;
3973
3974         if (!managed_zone(zone))
3975                 return;
3976
3977         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3978                 return;
3979         pgdat = zone->zone_pgdat;
3980
3981         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3982                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3983         else
3984                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3985                                                   classzone_idx);
3986         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3987         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3988                 return;
3989
3990         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3991         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3992             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3993              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3994                 /*
3995                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3996                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3997                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3998                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3999                  * ratelimit its work.
4000                  */
4001                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4002                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
4003                 return;
4004         }
4005
4006         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
4007                                       gfp_flags);
4008         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4009 }
4010
4011 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4012 /*
4013  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4014  * freed pages.
4015  *
4016  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4017  * LRU order by reclaiming preferentially
4018  * inactive > active > active referenced > active mapped
4019  */
4020 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4021 {
4022         struct scan_control sc = {
4023                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4024                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4025                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4026                 .priority = DEF_PRIORITY,
4027                 .may_writepage = 1,
4028                 .may_unmap = 1,
4029                 .may_swap = 1,
4030                 .hibernation_mode = 1,
4031         };
4032         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4033         unsigned long nr_reclaimed;
4034         unsigned int noreclaim_flag;
4035
4036         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4037         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4038         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4039
4040         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4041
4042         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4043         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4044         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4045
4046         return nr_reclaimed;
4047 }
4048 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4049
4050 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4051    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4052    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4053    restore their cpu bindings. */
4054 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4055 {
4056         int nid;
4057
4058         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4059                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4060                 const struct cpumask *mask;
4061
4062                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4063
4064                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4065                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4066                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4067         }
4068         return 0;
4069 }
4070
4071 /*
4072  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4073  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4074  */
4075 int kswapd_run(int nid)
4076 {
4077         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4078         int ret = 0;
4079
4080         if (pgdat->kswapd)
4081                 return 0;
4082
4083         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4084         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4085                 /* failure at boot is fatal */
4086                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4087                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4088                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4089                 pgdat->kswapd = NULL;
4090         }
4091         return ret;
4092 }
4093
4094 /*
4095  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4096  * hold mem_hotplug_begin/end().
4097  */
4098 void kswapd_stop(int nid)
4099 {
4100         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4101
4102         if (kswapd) {
4103                 kthread_stop(kswapd);
4104                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4105         }
4106 }
4107
4108 static int __init kswapd_init(void)
4109 {
4110         int nid, ret;
4111
4112         swap_setup();
4113         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4114                 kswapd_run(nid);
4115         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4116                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4117                                         NULL);
4118         WARN_ON(ret < 0);
4119         return 0;
4120 }
4121
4122 module_init(kswapd_init)
4123
4124 #ifdef CONFIG_NUMA
4125 /*
4126  * Node reclaim mode
4127  *
4128  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4129  * the watermarks.
4130  */
4131 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4132
4133 #define RECLAIM_OFF 0
4134 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4135 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4136 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4137
4138 /*
4139  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4140  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4141  * a zone.
4142  */
4143 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4144
4145 /*
4146  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4147  * occur.
4148  */
4149 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4150
4151 /*
4152  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4153  * slab reclaim needs to occur.
4154  */
4155 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4156
4157 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4158 {
4159         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4160         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4161                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4162
4163         /*
4164          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4165          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4166          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4167          */
4168         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4169 }
4170
4171 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4172 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4173 {
4174         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4175         unsigned long delta = 0;
4176
4177         /*
4178          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4179          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4180          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4181          * a better estimate
4182          */
4183         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4184                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4185         else
4186                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4187
4188         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4189         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4190                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4191
4192         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4193         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4194                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4195
4196         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4197 }
4198
4199 /*
4200  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4201  */
4202 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4203 {
4204         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4205         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4206         struct task_struct *p = current;
4207         unsigned int noreclaim_flag;
4208         struct scan_control sc = {
4209                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4210                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4211                 .order = order,
4212                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4213                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4214                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4215                 .may_swap = 1,
4216                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4217         };
4218
4219         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4220                                            sc.gfp_mask);
4221
4222         cond_resched();
4223         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4224         /*
4225          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4226          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4227          * and RECLAIM_UNMAP.
4228          */
4229         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4230         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4231         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4232
4233         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4234                 /*
4235                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4236                  * priorities until we have enough memory freed.
4237                  */
4238                 do {
4239                         shrink_node(pgdat, &sc);
4240                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4241         }
4242
4243         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4244         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4245         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4246         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4247
4248         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4249
4250         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4251 }
4252
4253 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4254 {
4255         int ret;
4256
4257         /*
4258          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4259          * slab pages if we are over the defined limits.
4260          *
4261          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4262          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4263          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4264          * if less than a specified percentage of the node is used by
4265          * unmapped file backed pages.
4266          */
4267         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4268             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4269                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4270
4271         /*
4272          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4273          */
4274         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4275                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4276
4277         /*
4278          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4279          * have associated processors. This will favor the local processor
4280          * over remote processors and spread off node memory allocations
4281          * as wide as possible.
4282          */
4283         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4284                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4285
4286         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4287                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4288
4289         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4290         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4291
4292         if (!ret)
4293                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4294
4295         return ret;
4296 }
4297 #endif
4298
4299 /*
4300  * page_evictable - test whether a page is evictable
4301  * @page: the page to test
4302  *
4303  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4304  * lists vs unevictable list.
4305  *
4306  * Reasons page might not be evictable:
4307  * (1) page's mapping marked unevictable
4308  * (2) page is part of an mlocked VMA
4309  *
4310  */
4311 int page_evictable(struct page *page)
4312 {
4313         int ret;
4314
4315         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4316         rcu_read_lock();
4317         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4318         rcu_read_unlock();
4319         return ret;
4320 }
4321
4322 /**
4323  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4324  * appropriate zone lru list
4325  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4326  *
4327  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4328  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4329  * should be only used for lru pages.
4330  */
4331 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4332 {
4333         struct lruvec *lruvec;
4334         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4335         int pgscanned = 0;
4336         int pgrescued = 0;
4337         int i;
4338
4339         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4340                 struct page *page = pvec->pages[i];
4341                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4342
4343                 pgscanned++;
4344                 if (pagepgdat != pgdat) {
4345                         if (pgdat)
4346                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4347                         pgdat = pagepgdat;
4348                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4349                 }
4350                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4351
4352                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4353                         continue;
4354
4355                 if (page_evictable(page)) {
4356                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4357
4358                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4359                         ClearPageUnevictable(page);
4360                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4361                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4362                         pgrescued++;
4363                 }
4364         }
4365
4366         if (pgdat) {
4367                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4368                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4369                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4370         }
4371 }
4372 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);