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