Linux 4.14.66
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119 };
120
121 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
123         do {                                                            \
124                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
125                         struct page *prev;                              \
126                                                                         \
127                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
128                         prefetch(&prev->_field);                        \
129                 }                                                       \
130         } while (0)
131 #else
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
133 #endif
134
135 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
137         do {                                                            \
138                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
139                         struct page *prev;                              \
140                                                                         \
141                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
142                         prefetchw(&prev->_field);                       \
143                 }                                                       \
144         } while (0)
145 #else
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
147 #endif
148
149 /*
150  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
151  */
152 int vm_swappiness = 60;
153 /*
154  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
155  * zones.
156  */
157 unsigned long vm_total_pages;
158
159 static LIST_HEAD(shrinker_list);
160 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
161
162 #ifdef CONFIG_MEMCG
163 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
164 {
165         return !sc->target_mem_cgroup;
166 }
167
168 /**
169  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
170  * @sc: scan_control in question
171  *
172  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
173  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
174  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
175  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
176  * allocation and configurability.
177  *
178  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
179  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
180  */
181 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
182 {
183         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
184
185         if (!memcg)
186                 return true;
187 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
188         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
189                 return true;
190 #endif
191         return false;
192 }
193 #else
194 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
195 {
196         return true;
197 }
198
199 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return true;
202 }
203 #endif
204
205 /*
206  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
207  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
208  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
209  */
210 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
211 {
212         unsigned long nr;
213
214         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
215                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
216         if (get_nr_swap_pages() > 0)
217                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
218                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
219
220         return nr;
221 }
222
223 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
224 {
225         unsigned long nr;
226
227         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
228              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
229              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
230
231         if (get_nr_swap_pages() > 0)
232                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
233                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
234                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
235
236         return nr;
237 }
238
239 /**
240  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
241  * @lruvec: lru vector
242  * @lru: lru to use
243  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
244  */
245 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
246 {
247         unsigned long lru_size;
248         int zid;
249
250         if (!mem_cgroup_disabled())
251                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
252         else
253                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
254
255         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
256                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
257                 unsigned long size;
258
259                 if (!managed_zone(zone))
260                         continue;
261
262                 if (!mem_cgroup_disabled())
263                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
264                 else
265                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
266                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
267                 lru_size -= min(size, lru_size);
268         }
269
270         return lru_size;
271
272 }
273
274 /*
275  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
276  */
277 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
278 {
279         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
280
281         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
282                 size *= nr_node_ids;
283
284         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
285         if (!shrinker->nr_deferred)
286                 return -ENOMEM;
287
288         down_write(&shrinker_rwsem);
289         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
290         up_write(&shrinker_rwsem);
291         return 0;
292 }
293 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
294
295 /*
296  * Remove one
297  */
298 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
299 {
300         if (!shrinker->nr_deferred)
301                 return;
302         down_write(&shrinker_rwsem);
303         list_del(&shrinker->list);
304         up_write(&shrinker_rwsem);
305         kfree(shrinker->nr_deferred);
306         shrinker->nr_deferred = NULL;
307 }
308 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
309
310 #define SHRINK_BATCH 128
311
312 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
313                                     struct shrinker *shrinker,
314                                     unsigned long nr_scanned,
315                                     unsigned long nr_eligible)
316 {
317         unsigned long freed = 0;
318         unsigned long long delta;
319         long total_scan;
320         long freeable;
321         long nr;
322         long new_nr;
323         int nid = shrinkctl->nid;
324         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
325                                           : SHRINK_BATCH;
326         long scanned = 0, next_deferred;
327
328         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
329         if (freeable == 0)
330                 return 0;
331
332         /*
333          * copy the current shrinker scan count into a local variable
334          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
335          * don't also do this scanning work.
336          */
337         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
338
339         total_scan = nr;
340         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
341         delta *= freeable;
342         do_div(delta, nr_eligible + 1);
343         total_scan += delta;
344         if (total_scan < 0) {
345                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
346                        shrinker->scan_objects, total_scan);
347                 total_scan = freeable;
348                 next_deferred = nr;
349         } else
350                 next_deferred = total_scan;
351
352         /*
353          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
354          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
355          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
356          * nr being built up so when a shrink that can do some work
357          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
358          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
359          * memory.
360          *
361          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
362          * a large delta change is calculated directly.
363          */
364         if (delta < freeable / 4)
365                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
366
367         /*
368          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
369          * never try to free more than twice the estimate number of
370          * freeable entries.
371          */
372         if (total_scan > freeable * 2)
373                 total_scan = freeable * 2;
374
375         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
376                                    nr_scanned, nr_eligible,
377                                    freeable, delta, total_scan);
378
379         /*
380          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
381          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
382          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
383          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
384          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
385          * objects spread over several slabs with usage less than the
386          * batch_size.
387          *
388          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
389          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
390          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
391          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
392          * possible.
393          */
394         while (total_scan >= batch_size ||
395                total_scan >= freeable) {
396                 unsigned long ret;
397                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
398
399                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
400                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
401                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
402                 if (ret == SHRINK_STOP)
403                         break;
404                 freed += ret;
405
406                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
407                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
408                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
409
410                 cond_resched();
411         }
412
413         if (next_deferred >= scanned)
414                 next_deferred -= scanned;
415         else
416                 next_deferred = 0;
417         /*
418          * move the unused scan count back into the shrinker in a
419          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
420          * scan, there is no need to do an update.
421          */
422         if (next_deferred > 0)
423                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
424                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
425         else
426                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
427
428         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
429         return freed;
430 }
431
432 /**
433  * shrink_slab - shrink slab caches
434  * @gfp_mask: allocation context
435  * @nid: node whose slab caches to target
436  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
437  * @nr_scanned: pressure numerator
438  * @nr_eligible: pressure denominator
439  *
440  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
441  *
442  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
443  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
444  *
445  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
446  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
447  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
448  * shrinkers are called.
449  *
450  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
451  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
452  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
453  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
454  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
455  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
456  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
457  *
458  * Returns the number of reclaimed slab objects.
459  */
460 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
461                                  struct mem_cgroup *memcg,
462                                  unsigned long nr_scanned,
463                                  unsigned long nr_eligible)
464 {
465         struct shrinker *shrinker;
466         unsigned long freed = 0;
467
468         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
469                 return 0;
470
471         if (nr_scanned == 0)
472                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
473
474         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
475                 /*
476                  * If we would return 0, our callers would understand that we
477                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
478                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
479                  * time.
480                  */
481                 freed = 1;
482                 goto out;
483         }
484
485         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
486                 struct shrink_control sc = {
487                         .gfp_mask = gfp_mask,
488                         .nid = nid,
489                         .memcg = memcg,
490                 };
491
492                 /*
493                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
494                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
495                  * passing NULL for memcg.
496                  */
497                 if (memcg_kmem_enabled() &&
498                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
499                         continue;
500
501                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
502                         sc.nid = 0;
503
504                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
505         }
506
507         up_read(&shrinker_rwsem);
508 out:
509         cond_resched();
510         return freed;
511 }
512
513 void drop_slab_node(int nid)
514 {
515         unsigned long freed;
516
517         do {
518                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
519
520                 freed = 0;
521                 do {
522                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
523                                              1000, 1000);
524                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
525         } while (freed > 10);
526 }
527
528 void drop_slab(void)
529 {
530         int nid;
531
532         for_each_online_node(nid)
533                 drop_slab_node(nid);
534 }
535
536 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
537 {
538         /*
539          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
540          * that isolated the page, the page cache radix tree and
541          * optional buffer heads at page->private.
542          */
543         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
544                 HPAGE_PMD_NR : 1;
545         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
546 }
547
548 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
549 {
550         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
551                 return 1;
552         if (!inode_write_congested(inode))
553                 return 1;
554         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
555                 return 1;
556         return 0;
557 }
558
559 /*
560  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
561  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
562  * fsync(), msync() or close().
563  *
564  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
565  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
566  * that page is locked, the mapping is pinned.
567  *
568  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
569  * __GFP_FS.
570  */
571 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
572                                 struct page *page, int error)
573 {
574         lock_page(page);
575         if (page_mapping(page) == mapping)
576                 mapping_set_error(mapping, error);
577         unlock_page(page);
578 }
579
580 /* possible outcome of pageout() */
581 typedef enum {
582         /* failed to write page out, page is locked */
583         PAGE_KEEP,
584         /* move page to the active list, page is locked */
585         PAGE_ACTIVATE,
586         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
587         PAGE_SUCCESS,
588         /* page is clean and locked */
589         PAGE_CLEAN,
590 } pageout_t;
591
592 /*
593  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
594  * Calls ->writepage().
595  */
596 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
597                          struct scan_control *sc)
598 {
599         /*
600          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
601          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
602          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
603          * stalls if we need to run get_block().  We could test
604          * PagePrivate for that.
605          *
606          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
607          * this page's queue, we can perform writeback even if that
608          * will block.
609          *
610          * If the page is swapcache, write it back even if that would
611          * block, for some throttling. This happens by accident, because
612          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
613          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
614          */
615         if (!is_page_cache_freeable(page))
616                 return PAGE_KEEP;
617         if (!mapping) {
618                 /*
619                  * Some data journaling orphaned pages can have
620                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
621                  */
622                 if (page_has_private(page)) {
623                         if (try_to_free_buffers(page)) {
624                                 ClearPageDirty(page);
625                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
626                                 return PAGE_CLEAN;
627                         }
628                 }
629                 return PAGE_KEEP;
630         }
631         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
632                 return PAGE_ACTIVATE;
633         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
634                 return PAGE_KEEP;
635
636         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
637                 int res;
638                 struct writeback_control wbc = {
639                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
640                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
641                         .range_start = 0,
642                         .range_end = LLONG_MAX,
643                         .for_reclaim = 1,
644                 };
645
646                 SetPageReclaim(page);
647                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
648                 if (res < 0)
649                         handle_write_error(mapping, page, res);
650                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
651                         ClearPageReclaim(page);
652                         return PAGE_ACTIVATE;
653                 }
654
655                 if (!PageWriteback(page)) {
656                         /* synchronous write or broken a_ops? */
657                         ClearPageReclaim(page);
658                 }
659                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
660                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
661                 return PAGE_SUCCESS;
662         }
663
664         return PAGE_CLEAN;
665 }
666
667 /*
668  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
669  * gets returned with a refcount of 0.
670  */
671 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
672                             bool reclaimed)
673 {
674         unsigned long flags;
675         int refcount;
676
677         BUG_ON(!PageLocked(page));
678         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
679
680         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
681         /*
682          * The non racy check for a busy page.
683          *
684          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
685          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
686          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
687          * here, then the following race may occur:
688          *
689          * get_user_pages(&page);
690          * [user mapping goes away]
691          * write_to(page);
692          *                              !PageDirty(page)    [good]
693          * SetPageDirty(page);
694          * put_page(page);
695          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
696          *
697          * [oops, our write_to data is lost]
698          *
699          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
700          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
701          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
702          *
703          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
704          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
705          */
706         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
707                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
708         else
709                 refcount = 2;
710         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
711                 goto cannot_free;
712         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
713         if (unlikely(PageDirty(page))) {
714                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
715                 goto cannot_free;
716         }
717
718         if (PageSwapCache(page)) {
719                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
720                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
721                 __delete_from_swap_cache(page);
722                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
723                 put_swap_page(page, swap);
724         } else {
725                 void (*freepage)(struct page *);
726                 void *shadow = NULL;
727
728                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
729                 /*
730                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
731                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
732                  *
733                  * But don't store shadows in an address space that is
734                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
735                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
736                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
737                  * back.
738                  *
739                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
740                  * only page cache pages found in these are zero pages
741                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
742                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
743                  * same page_tree.
744                  */
745                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
746                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
747                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
748                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
749                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
750
751                 if (freepage != NULL)
752                         freepage(page);
753         }
754
755         return 1;
756
757 cannot_free:
758         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
759         return 0;
760 }
761
762 /*
763  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
764  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
765  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
766  * this page.
767  */
768 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
769 {
770         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
771                 /*
772                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
773                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
774                  * atomic operation.
775                  */
776                 page_ref_unfreeze(page, 1);
777                 return 1;
778         }
779         return 0;
780 }
781
782 /**
783  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
784  * @page: page to be put back to appropriate lru list
785  *
786  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
787  * Page may still be unevictable for other reasons.
788  *
789  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
790  */
791 void putback_lru_page(struct page *page)
792 {
793         bool is_unevictable;
794         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
795
796         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
797
798 redo:
799         ClearPageUnevictable(page);
800
801         if (page_evictable(page)) {
802                 /*
803                  * For evictable pages, we can use the cache.
804                  * In event of a race, worst case is we end up with an
805                  * unevictable page on [in]active list.
806                  * We know how to handle that.
807                  */
808                 is_unevictable = false;
809                 lru_cache_add(page);
810         } else {
811                 /*
812                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
813                  * list.
814                  */
815                 is_unevictable = true;
816                 add_page_to_unevictable_list(page);
817                 /*
818                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
819                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
820                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
821                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
822                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
823                  * the page back to the evictable list.
824                  *
825                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
826                  */
827                 smp_mb();
828         }
829
830         /*
831          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
832          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
833          * check after we added it to the list, again.
834          */
835         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
836                 if (!isolate_lru_page(page)) {
837                         put_page(page);
838                         goto redo;
839                 }
840                 /* This means someone else dropped this page from LRU
841                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
842                  * nothing to do here.
843                  */
844         }
845
846         if (was_unevictable && !is_unevictable)
847                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
848         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
849                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
850
851         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
852 }
853
854 enum page_references {
855         PAGEREF_RECLAIM,
856         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
857         PAGEREF_KEEP,
858         PAGEREF_ACTIVATE,
859 };
860
861 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
862                                                   struct scan_control *sc)
863 {
864         int referenced_ptes, referenced_page;
865         unsigned long vm_flags;
866
867         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
868                                           &vm_flags);
869         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
870
871         /*
872          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
873          * move the page to the unevictable list.
874          */
875         if (vm_flags & VM_LOCKED)
876                 return PAGEREF_RECLAIM;
877
878         if (referenced_ptes) {
879                 if (PageSwapBacked(page))
880                         return PAGEREF_ACTIVATE;
881                 /*
882                  * All mapped pages start out with page table
883                  * references from the instantiating fault, so we need
884                  * to look twice if a mapped file page is used more
885                  * than once.
886                  *
887                  * Mark it and spare it for another trip around the
888                  * inactive list.  Another page table reference will
889                  * lead to its activation.
890                  *
891                  * Note: the mark is set for activated pages as well
892                  * so that recently deactivated but used pages are
893                  * quickly recovered.
894                  */
895                 SetPageReferenced(page);
896
897                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
898                         return PAGEREF_ACTIVATE;
899
900                 /*
901                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
902                  */
903                 if (vm_flags & VM_EXEC)
904                         return PAGEREF_ACTIVATE;
905
906                 return PAGEREF_KEEP;
907         }
908
909         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
910         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
911                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
912
913         return PAGEREF_RECLAIM;
914 }
915
916 /* Check if a page is dirty or under writeback */
917 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
918                                        bool *dirty, bool *writeback)
919 {
920         struct address_space *mapping;
921
922         /*
923          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
924          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
925          */
926         if (!page_is_file_cache(page) ||
927             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
928                 *dirty = false;
929                 *writeback = false;
930                 return;
931         }
932
933         /* By default assume that the page flags are accurate */
934         *dirty = PageDirty(page);
935         *writeback = PageWriteback(page);
936
937         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
938         if (!page_has_private(page))
939                 return;
940
941         mapping = page_mapping(page);
942         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
943                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
944 }
945
946 struct reclaim_stat {
947         unsigned nr_dirty;
948         unsigned nr_unqueued_dirty;
949         unsigned nr_congested;
950         unsigned nr_writeback;
951         unsigned nr_immediate;
952         unsigned nr_activate;
953         unsigned nr_ref_keep;
954         unsigned nr_unmap_fail;
955 };
956
957 /*
958  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
959  */
960 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
961                                       struct pglist_data *pgdat,
962                                       struct scan_control *sc,
963                                       enum ttu_flags ttu_flags,
964                                       struct reclaim_stat *stat,
965                                       bool force_reclaim)
966 {
967         LIST_HEAD(ret_pages);
968         LIST_HEAD(free_pages);
969         int pgactivate = 0;
970         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
971         unsigned nr_dirty = 0;
972         unsigned nr_congested = 0;
973         unsigned nr_reclaimed = 0;
974         unsigned nr_writeback = 0;
975         unsigned nr_immediate = 0;
976         unsigned nr_ref_keep = 0;
977         unsigned nr_unmap_fail = 0;
978
979         cond_resched();
980
981         while (!list_empty(page_list)) {
982                 struct address_space *mapping;
983                 struct page *page;
984                 int may_enter_fs;
985                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
986                 bool dirty, writeback;
987
988                 cond_resched();
989
990                 page = lru_to_page(page_list);
991                 list_del(&page->lru);
992
993                 if (!trylock_page(page))
994                         goto keep;
995
996                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
997
998                 sc->nr_scanned++;
999
1000                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1001                         goto activate_locked;
1002
1003                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1004                         goto keep_locked;
1005
1006                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1007                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1008                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1009                         sc->nr_scanned++;
1010
1011                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1012                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1013
1014                 /*
1015                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
1016                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1017                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1018                  * is all dirty unqueued pages.
1019                  */
1020                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1021                 if (dirty || writeback)
1022                         nr_dirty++;
1023
1024                 if (dirty && !writeback)
1025                         nr_unqueued_dirty++;
1026
1027                 /*
1028                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1029                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1030                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1031                  * end of the LRU a second time.
1032                  */
1033                 mapping = page_mapping(page);
1034                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1035                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1036                     (writeback && PageReclaim(page)))
1037                         nr_congested++;
1038
1039                 /*
1040                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1041                  * are three cases to consider.
1042                  *
1043                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1044                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1045                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1046                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1047                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1048                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1049                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1050                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1051                  *    caller can stall after page list has been processed.
1052                  *
1053                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1054                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1055                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1056                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1057                  *    reclaim and continue scanning.
1058                  *
1059                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1060                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1061                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1062                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1063                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1064                  *    would probably show more reasons.
1065                  *
1066                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1067                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1068                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1069                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1070                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1071                  *
1072                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1073                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1074                  * inactive list and refilling from the active list. The
1075                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1076                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1077                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1078                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1079                  * takes to write them to disk.
1080                  */
1081                 if (PageWriteback(page)) {
1082                         /* Case 1 above */
1083                         if (current_is_kswapd() &&
1084                             PageReclaim(page) &&
1085                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1086                                 nr_immediate++;
1087                                 goto activate_locked;
1088
1089                         /* Case 2 above */
1090                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1091                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1092                                 /*
1093                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1094                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1095                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1096                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1097                                  * enough to care.  What we do want is for this
1098                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1099                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1100                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1101                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1102                                  */
1103                                 SetPageReclaim(page);
1104                                 nr_writeback++;
1105                                 goto activate_locked;
1106
1107                         /* Case 3 above */
1108                         } else {
1109                                 unlock_page(page);
1110                                 wait_on_page_writeback(page);
1111                                 /* then go back and try same page again */
1112                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1113                                 continue;
1114                         }
1115                 }
1116
1117                 if (!force_reclaim)
1118                         references = page_check_references(page, sc);
1119
1120                 switch (references) {
1121                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1122                         goto activate_locked;
1123                 case PAGEREF_KEEP:
1124                         nr_ref_keep++;
1125                         goto keep_locked;
1126                 case PAGEREF_RECLAIM:
1127                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1128                         ; /* try to reclaim the page below */
1129                 }
1130
1131                 /*
1132                  * Anonymous process memory has backing store?
1133                  * Try to allocate it some swap space here.
1134                  * Lazyfree page could be freed directly
1135                  */
1136                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1137                         if (!PageSwapCache(page)) {
1138                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1139                                         goto keep_locked;
1140                                 if (PageTransHuge(page)) {
1141                                         /* cannot split THP, skip it */
1142                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1143                                                 goto activate_locked;
1144                                         /*
1145                                          * Split pages without a PMD map right
1146                                          * away. Chances are some or all of the
1147                                          * tail pages can be freed without IO.
1148                                          */
1149                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1150                                             split_huge_page_to_list(page,
1151                                                                     page_list))
1152                                                 goto activate_locked;
1153                                 }
1154                                 if (!add_to_swap(page)) {
1155                                         if (!PageTransHuge(page))
1156                                                 goto activate_locked;
1157                                         /* Fallback to swap normal pages */
1158                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1159                                                                     page_list))
1160                                                 goto activate_locked;
1161 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1162                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1163 #endif
1164                                         if (!add_to_swap(page))
1165                                                 goto activate_locked;
1166                                 }
1167
1168                                 may_enter_fs = 1;
1169
1170                                 /* Adding to swap updated mapping */
1171                                 mapping = page_mapping(page);
1172                         }
1173                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1174                         /* Split file THP */
1175                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1176                                 goto keep_locked;
1177                 }
1178
1179                 /*
1180                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1181                  * processes. Try to unmap it here.
1182                  */
1183                 if (page_mapped(page)) {
1184                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1185
1186                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1187                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1188                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1189                                 nr_unmap_fail++;
1190                                 goto activate_locked;
1191                         }
1192                 }
1193
1194                 if (PageDirty(page)) {
1195                         /*
1196                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1197                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1198                          * injecting inefficient single-page IO into
1199                          * flusher writeback as much as possible: only
1200                          * write pages when we've encountered many
1201                          * dirty pages, and when we've already scanned
1202                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1203                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1204                          */
1205                         if (page_is_file_cache(page) &&
1206                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1207                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1208                                 /*
1209                                  * Immediately reclaim when written back.
1210                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1211                                  * except we already have the page isolated
1212                                  * and know it's dirty
1213                                  */
1214                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1215                                 SetPageReclaim(page);
1216
1217                                 goto activate_locked;
1218                         }
1219
1220                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1221                                 goto keep_locked;
1222                         if (!may_enter_fs)
1223                                 goto keep_locked;
1224                         if (!sc->may_writepage)
1225                                 goto keep_locked;
1226
1227                         /*
1228                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1229                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1230                          * starts and then write it out here.
1231                          */
1232                         try_to_unmap_flush_dirty();
1233                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1234                         case PAGE_KEEP:
1235                                 goto keep_locked;
1236                         case PAGE_ACTIVATE:
1237                                 goto activate_locked;
1238                         case PAGE_SUCCESS:
1239                                 if (PageWriteback(page))
1240                                         goto keep;
1241                                 if (PageDirty(page))
1242                                         goto keep;
1243
1244                                 /*
1245                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1246                                  * ahead and try to reclaim the page.
1247                                  */
1248                                 if (!trylock_page(page))
1249                                         goto keep;
1250                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1251                                         goto keep_locked;
1252                                 mapping = page_mapping(page);
1253                         case PAGE_CLEAN:
1254                                 ; /* try to free the page below */
1255                         }
1256                 }
1257
1258                 /*
1259                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1260                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1261                  * the page as well.
1262                  *
1263                  * We do this even if the page is PageDirty().
1264                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1265                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1266                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1267                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1268                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1269                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1270                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1271                  *
1272                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1273                  * the pages which were not successfully invalidated in
1274                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1275                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1276                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1277                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1278                  */
1279                 if (page_has_private(page)) {
1280                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1281                                 goto activate_locked;
1282                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1283                                 unlock_page(page);
1284                                 if (put_page_testzero(page))
1285                                         goto free_it;
1286                                 else {
1287                                         /*
1288                                          * rare race with speculative reference.
1289                                          * the speculative reference will free
1290                                          * this page shortly, so we may
1291                                          * increment nr_reclaimed here (and
1292                                          * leave it off the LRU).
1293                                          */
1294                                         nr_reclaimed++;
1295                                         continue;
1296                                 }
1297                         }
1298                 }
1299
1300                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1301                         /* follow __remove_mapping for reference */
1302                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1303                                 goto keep_locked;
1304                         if (PageDirty(page)) {
1305                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1306                                 goto keep_locked;
1307                         }
1308
1309                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1310                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1311                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1312                         goto keep_locked;
1313                 /*
1314                  * At this point, we have no other references and there is
1315                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1316                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1317                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1318                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1319                  */
1320                 __ClearPageLocked(page);
1321 free_it:
1322                 nr_reclaimed++;
1323
1324                 /*
1325                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1326                  * appear not as the counts should be low
1327                  */
1328                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1329                         mem_cgroup_uncharge(page);
1330                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1331                 } else
1332                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1333                 continue;
1334
1335 activate_locked:
1336                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1337                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1338                                                 PageMlocked(page)))
1339                         try_to_free_swap(page);
1340                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1341                 if (!PageMlocked(page)) {
1342                         SetPageActive(page);
1343                         pgactivate++;
1344                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1345                 }
1346 keep_locked:
1347                 unlock_page(page);
1348 keep:
1349                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1350                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1351         }
1352
1353         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1354         try_to_unmap_flush();
1355         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1356
1357         list_splice(&ret_pages, page_list);
1358         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1359
1360         if (stat) {
1361                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1362                 stat->nr_congested = nr_congested;
1363                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1364                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1365                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1366                 stat->nr_activate = pgactivate;
1367                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1368                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1369         }
1370         return nr_reclaimed;
1371 }
1372
1373 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1374                                             struct list_head *page_list)
1375 {
1376         struct scan_control sc = {
1377                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1378                 .priority = DEF_PRIORITY,
1379                 .may_unmap = 1,
1380         };
1381         unsigned long ret;
1382         struct page *page, *next;
1383         LIST_HEAD(clean_pages);
1384
1385         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1386                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1387                     !__PageMovable(page)) {
1388                         ClearPageActive(page);
1389                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1390                 }
1391         }
1392
1393         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1394                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1395         list_splice(&clean_pages, page_list);
1396         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1397         return ret;
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1402  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1403  * freed elsewhere are also ignored.
1404  *
1405  * page:        page to consider
1406  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1407  *
1408  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1409  */
1410 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1411 {
1412         int ret = -EINVAL;
1413
1414         /* Only take pages on the LRU. */
1415         if (!PageLRU(page))
1416                 return ret;
1417
1418         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1419         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1420                 return ret;
1421
1422         ret = -EBUSY;
1423
1424         /*
1425          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1426          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1427          * blocking - clean pages for the most part.
1428          *
1429          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1430          * that it is possible to migrate without blocking
1431          */
1432         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1433                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1434                 if (PageWriteback(page))
1435                         return ret;
1436
1437                 if (PageDirty(page)) {
1438                         struct address_space *mapping;
1439                         bool migrate_dirty;
1440
1441                         /*
1442                          * Only pages without mappings or that have a
1443                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1444                          * without blocking. However, we can be racing with
1445                          * truncation so it's necessary to lock the page
1446                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1447                          * the page lock until after the page is removed
1448                          * from the page cache.
1449                          */
1450                         if (!trylock_page(page))
1451                                 return ret;
1452
1453                         mapping = page_mapping(page);
1454                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1455                         unlock_page(page);
1456                         if (!migrate_dirty)
1457                                 return ret;
1458                 }
1459         }
1460
1461         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1462                 return ret;
1463
1464         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1465                 /*
1466                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1467                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1468                  * page release code relies on it.
1469                  */
1470                 ClearPageLRU(page);
1471                 ret = 0;
1472         }
1473
1474         return ret;
1475 }
1476
1477
1478 /*
1479  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1480  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1481  */
1482 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1483                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1484 {
1485         int zid;
1486
1487         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1488                 if (!nr_zone_taken[zid])
1489                         continue;
1490
1491                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1492 #ifdef CONFIG_MEMCG
1493                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1494 #endif
1495         }
1496
1497 }
1498
1499 /*
1500  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1501  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1502  * and working on them outside the LRU lock.
1503  *
1504  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1505  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1506  *
1507  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1508  *
1509  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1510  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1511  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1512  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1513  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1514  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1515  * @lru:        LRU list id for isolating
1516  *
1517  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1518  */
1519 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1520                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1521                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1522                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1523 {
1524         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1525         unsigned long nr_taken = 0;
1526         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1527         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1528         unsigned long skipped = 0;
1529         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1530         LIST_HEAD(pages_skipped);
1531
1532         scan = 0;
1533         for (total_scan = 0;
1534              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1535              total_scan++) {
1536                 struct page *page;
1537
1538                 page = lru_to_page(src);
1539                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1540
1541                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1542
1543                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1544                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1545                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1546                         continue;
1547                 }
1548
1549                 /*
1550                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1551                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1552                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1553                  * pages, triggering a premature OOM.
1554                  */
1555                 scan++;
1556                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1557                 case 0:
1558                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1559                         nr_taken += nr_pages;
1560                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1561                         list_move(&page->lru, dst);
1562                         break;
1563
1564                 case -EBUSY:
1565                         /* else it is being freed elsewhere */
1566                         list_move(&page->lru, src);
1567                         continue;
1568
1569                 default:
1570                         BUG();
1571                 }
1572         }
1573
1574         /*
1575          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1576          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1577          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1578          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1579          * system at risk of premature OOM.
1580          */
1581         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1582                 int zid;
1583
1584                 list_splice(&pages_skipped, src);
1585                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1586                         if (!nr_skipped[zid])
1587                                 continue;
1588
1589                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1590                         skipped += nr_skipped[zid];
1591                 }
1592         }
1593         *nr_scanned = total_scan;
1594         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1595                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1596         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1597         return nr_taken;
1598 }
1599
1600 /**
1601  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1602  * @page: page to isolate from its LRU list
1603  *
1604  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1605  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1606  *
1607  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1608  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1609  *
1610  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1611  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1612  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1613  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1614  *
1615  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1616  * found will be decremented.
1617  *
1618  * Restrictions:
1619  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1620  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1621  *     without a stable reference).
1622  * (2) the lru_lock must not be held.
1623  * (3) interrupts must be enabled.
1624  */
1625 int isolate_lru_page(struct page *page)
1626 {
1627         int ret = -EBUSY;
1628
1629         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1630         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1631
1632         if (PageLRU(page)) {
1633                 struct zone *zone = page_zone(page);
1634                 struct lruvec *lruvec;
1635
1636                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1637                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1638                 if (PageLRU(page)) {
1639                         int lru = page_lru(page);
1640                         get_page(page);
1641                         ClearPageLRU(page);
1642                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1643                         ret = 0;
1644                 }
1645                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1646         }
1647         return ret;
1648 }
1649
1650 /*
1651  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1652  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1653  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1654  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1655  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1656  */
1657 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1658                 struct scan_control *sc)
1659 {
1660         unsigned long inactive, isolated;
1661
1662         if (current_is_kswapd())
1663                 return 0;
1664
1665         if (!sane_reclaim(sc))
1666                 return 0;
1667
1668         if (file) {
1669                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1670                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1671         } else {
1672                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1673                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1674         }
1675
1676         /*
1677          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1678          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1679          * deadlock.
1680          */
1681         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1682                 inactive >>= 3;
1683
1684         return isolated > inactive;
1685 }
1686
1687 static noinline_for_stack void
1688 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1689 {
1690         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1691         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1692         LIST_HEAD(pages_to_free);
1693
1694         /*
1695          * Put back any unfreeable pages.
1696          */
1697         while (!list_empty(page_list)) {
1698                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1699                 int lru;
1700
1701                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1702                 list_del(&page->lru);
1703                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1704                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1705                         putback_lru_page(page);
1706                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1707                         continue;
1708                 }
1709
1710                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1711
1712                 SetPageLRU(page);
1713                 lru = page_lru(page);
1714                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1715
1716                 if (is_active_lru(lru)) {
1717                         int file = is_file_lru(lru);
1718                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1719                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1720                 }
1721                 if (put_page_testzero(page)) {
1722                         __ClearPageLRU(page);
1723                         __ClearPageActive(page);
1724                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1725
1726                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1727                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1728                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1729                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1730                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1731                         } else
1732                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1733                 }
1734         }
1735
1736         /*
1737          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1738          */
1739         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1744  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1745  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1746  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1747  */
1748 static int current_may_throttle(void)
1749 {
1750         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1751                 current->backing_dev_info == NULL ||
1752                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1757  * of reclaimed pages
1758  */
1759 static noinline_for_stack unsigned long
1760 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1761                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1762 {
1763         LIST_HEAD(page_list);
1764         unsigned long nr_scanned;
1765         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1766         unsigned long nr_taken;
1767         struct reclaim_stat stat = {};
1768         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1769         int file = is_file_lru(lru);
1770         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1771         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1772         bool stalled = false;
1773
1774         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1775                 if (stalled)
1776                         return 0;
1777
1778                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1779                 msleep(100);
1780                 stalled = true;
1781
1782                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1783                 if (fatal_signal_pending(current))
1784                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1785         }
1786
1787         lru_add_drain();
1788
1789         if (!sc->may_unmap)
1790                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1791
1792         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1793
1794         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1795                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1796
1797         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1798         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1799
1800         if (current_is_kswapd()) {
1801                 if (global_reclaim(sc))
1802                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1803                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1804                                    nr_scanned);
1805         } else {
1806                 if (global_reclaim(sc))
1807                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1808                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1809                                    nr_scanned);
1810         }
1811         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1812
1813         if (nr_taken == 0)
1814                 return 0;
1815
1816         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1817                                 &stat, false);
1818
1819         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1820
1821         if (current_is_kswapd()) {
1822                 if (global_reclaim(sc))
1823                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1824                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1825                                    nr_reclaimed);
1826         } else {
1827                 if (global_reclaim(sc))
1828                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1829                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1830                                    nr_reclaimed);
1831         }
1832
1833         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1834
1835         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1836
1837         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1838
1839         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1840         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1841
1842         /*
1843          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1844          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1845          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1846          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1847          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1848          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1849          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1850          * same way balance_dirty_pages() manages.
1851          *
1852          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1853          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1854          * are encountered in the nr_immediate check below.
1855          */
1856         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1857                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1858
1859         /*
1860          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1861          * implies that flushers are not doing their job. This can
1862          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1863          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1864          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1865          * dirty pages grows not through writes but through memory
1866          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1867          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1868          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1869          */
1870         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1871                 wakeup_flusher_threads(0, WB_REASON_VMSCAN);
1872
1873         /*
1874          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1875          * stalling here.
1876          */
1877         if (sane_reclaim(sc)) {
1878                 /*
1879                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1880                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1881                  */
1882                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1883                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1884
1885                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim. */
1886                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1887                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1888
1889                 /*
1890                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1891                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1892                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1893                  * they are written so also forcibly stall.
1894                  */
1895                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1896                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1897         }
1898
1899         /*
1900          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1901          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1902          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1903          */
1904         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1905             current_may_throttle())
1906                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1907
1908         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1909                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1910                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1911                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1912                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1913                         stat.nr_unmap_fail,
1914                         sc->priority, file);
1915         return nr_reclaimed;
1916 }
1917
1918 /*
1919  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1920  *
1921  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1922  * processes, from rmap.
1923  *
1924  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1925  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1926  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1927  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1928  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1929  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1930  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1931  *
1932  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1933  * But we had to alter page->flags anyway.
1934  *
1935  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1936  */
1937
1938 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1939                                      struct list_head *list,
1940                                      struct list_head *pages_to_free,
1941                                      enum lru_list lru)
1942 {
1943         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1944         struct page *page;
1945         int nr_pages;
1946         int nr_moved = 0;
1947
1948         while (!list_empty(list)) {
1949                 page = lru_to_page(list);
1950                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1951
1952                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1953                 SetPageLRU(page);
1954
1955                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1956                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1957                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1958
1959                 if (put_page_testzero(page)) {
1960                         __ClearPageLRU(page);
1961                         __ClearPageActive(page);
1962                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1963
1964                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1965                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1966                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1967                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1968                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1969                         } else
1970                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1971                 } else {
1972                         nr_moved += nr_pages;
1973                 }
1974         }
1975
1976         if (!is_active_lru(lru)) {
1977                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1978                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1979                                    nr_moved);
1980         }
1981
1982         return nr_moved;
1983 }
1984
1985 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1986                                struct lruvec *lruvec,
1987                                struct scan_control *sc,
1988                                enum lru_list lru)
1989 {
1990         unsigned long nr_taken;
1991         unsigned long nr_scanned;
1992         unsigned long vm_flags;
1993         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1994         LIST_HEAD(l_active);
1995         LIST_HEAD(l_inactive);
1996         struct page *page;
1997         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1998         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1999         unsigned nr_rotated = 0;
2000         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
2001         int file = is_file_lru(lru);
2002         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2003
2004         lru_add_drain();
2005
2006         if (!sc->may_unmap)
2007                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
2008
2009         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2010
2011         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2012                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
2013
2014         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2015         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2016
2017         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2018         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2019
2020         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2021
2022         while (!list_empty(&l_hold)) {
2023                 cond_resched();
2024                 page = lru_to_page(&l_hold);
2025                 list_del(&page->lru);
2026
2027                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2028                         putback_lru_page(page);
2029                         continue;
2030                 }
2031
2032                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2033                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2034                                 if (page_has_private(page))
2035                                         try_to_release_page(page, 0);
2036                                 unlock_page(page);
2037                         }
2038                 }
2039
2040                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2041                                     &vm_flags)) {
2042                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2043                         /*
2044                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2045                          * give them one more trip around the active list. So
2046                          * that executable code get better chances to stay in
2047                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2048                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2049                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2050                          * so we ignore them here.
2051                          */
2052                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2053                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2054                                 continue;
2055                         }
2056                 }
2057
2058                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2059                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2060         }
2061
2062         /*
2063          * Move pages back to the lru list.
2064          */
2065         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2066         /*
2067          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2068          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2069          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2070          * get_scan_count.
2071          */
2072         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2073
2074         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2075         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2076         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2077         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2078
2079         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2080         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
2081         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2082                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2083 }
2084
2085 /*
2086  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2087  * to do too much work.
2088  *
2089  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2090  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2091  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2092  *
2093  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2094  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2095  *
2096  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2097  *
2098  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2099  * on this LRU, maintained by the pageout code. A zone->inactive_ratio
2100  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2101  *
2102  * total     target    max
2103  * memory    ratio     inactive
2104  * -------------------------------------
2105  *   10MB       1         5MB
2106  *  100MB       1        50MB
2107  *    1GB       3       250MB
2108  *   10GB      10       0.9GB
2109  *  100GB      31         3GB
2110  *    1TB     101        10GB
2111  *   10TB     320        32GB
2112  */
2113 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2114                                  struct mem_cgroup *memcg,
2115                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2116 {
2117         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2118         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2119         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2120         unsigned long inactive, active;
2121         unsigned long inactive_ratio;
2122         unsigned long refaults;
2123         unsigned long gb;
2124
2125         /*
2126          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2127          * is pointless.
2128          */
2129         if (!file && !total_swap_pages)
2130                 return false;
2131
2132         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2133         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2134
2135         if (memcg)
2136                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2137         else
2138                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2139
2140         /*
2141          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2142          * is being established. Disable active list protection to get
2143          * rid of the stale workingset quickly.
2144          */
2145         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2146                 inactive_ratio = 0;
2147         } else {
2148                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2149                 if (gb)
2150                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2151                 else
2152                         inactive_ratio = 1;
2153         }
2154
2155         if (actual_reclaim)
2156                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2157                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2158                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2159                         inactive_ratio, file);
2160
2161         return inactive * inactive_ratio < active;
2162 }
2163
2164 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2165                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2166                                  struct scan_control *sc)
2167 {
2168         if (is_active_lru(lru)) {
2169                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2170                                          memcg, sc, true))
2171                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2172                 return 0;
2173         }
2174
2175         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2176 }
2177
2178 enum scan_balance {
2179         SCAN_EQUAL,
2180         SCAN_FRACT,
2181         SCAN_ANON,
2182         SCAN_FILE,
2183 };
2184
2185 /*
2186  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2187  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2188  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2189  * onto the active list instead of evict.
2190  *
2191  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2192  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2193  */
2194 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2195                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2196                            unsigned long *lru_pages)
2197 {
2198         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2199         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2200         u64 fraction[2];
2201         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2202         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2203         unsigned long anon_prio, file_prio;
2204         enum scan_balance scan_balance;
2205         unsigned long anon, file;
2206         unsigned long ap, fp;
2207         enum lru_list lru;
2208
2209         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2210         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2211                 scan_balance = SCAN_FILE;
2212                 goto out;
2213         }
2214
2215         /*
2216          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2217          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2218          * disable swapping for individual groups completely when
2219          * using the memory controller's swap limit feature would be
2220          * too expensive.
2221          */
2222         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2223                 scan_balance = SCAN_FILE;
2224                 goto out;
2225         }
2226
2227         /*
2228          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2229          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2230          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2231          */
2232         if (!sc->priority && swappiness) {
2233                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2234                 goto out;
2235         }
2236
2237         /*
2238          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2239          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2240          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2241          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2242          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2243          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2244          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2245          */
2246         if (global_reclaim(sc)) {
2247                 unsigned long pgdatfile;
2248                 unsigned long pgdatfree;
2249                 int z;
2250                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2251
2252                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2253                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2254                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2255
2256                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2257                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2258                         if (!managed_zone(zone))
2259                                 continue;
2260
2261                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2262                 }
2263
2264                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2265                         /*
2266                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2267                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2268                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2269                          */
2270                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2271                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2272                                         >> sc->priority) {
2273                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2274                                 goto out;
2275                         }
2276                 }
2277         }
2278
2279         /*
2280          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2281          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2282          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2283          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2284          * Without the second condition we could end up never scanning an
2285          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2286          * system is under heavy pressure.
2287          */
2288         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2289             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2290                 scan_balance = SCAN_FILE;
2291                 goto out;
2292         }
2293
2294         scan_balance = SCAN_FRACT;
2295
2296         /*
2297          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2298          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2299          */
2300         anon_prio = swappiness;
2301         file_prio = 200 - anon_prio;
2302
2303         /*
2304          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2305          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2306          * ratios to determine how valuable each cache is.
2307          *
2308          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2309          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2310          * up weighing recent references more than old ones.
2311          *
2312          * anon in [0], file in [1]
2313          */
2314
2315         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2316                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2317         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2318                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2319
2320         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2321         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2322                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2323                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2324         }
2325
2326         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2327                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2328                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2329         }
2330
2331         /*
2332          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2333          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2334          * each list that were recently referenced and in active use.
2335          */
2336         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2337         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2338
2339         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2340         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2341         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2342
2343         fraction[0] = ap;
2344         fraction[1] = fp;
2345         denominator = ap + fp + 1;
2346 out:
2347         *lru_pages = 0;
2348         for_each_evictable_lru(lru) {
2349                 int file = is_file_lru(lru);
2350                 unsigned long size;
2351                 unsigned long scan;
2352
2353                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2354                 scan = size >> sc->priority;
2355                 /*
2356                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2357                  * scrape out the remaining cache.
2358                  */
2359                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2360                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2361
2362                 switch (scan_balance) {
2363                 case SCAN_EQUAL:
2364                         /* Scan lists relative to size */
2365                         break;
2366                 case SCAN_FRACT:
2367                         /*
2368                          * Scan types proportional to swappiness and
2369                          * their relative recent reclaim efficiency.
2370                          */
2371                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2372                                          denominator);
2373                         break;
2374                 case SCAN_FILE:
2375                 case SCAN_ANON:
2376                         /* Scan one type exclusively */
2377                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2378                                 size = 0;
2379                                 scan = 0;
2380                         }
2381                         break;
2382                 default:
2383                         /* Look ma, no brain */
2384                         BUG();
2385                 }
2386
2387                 *lru_pages += size;
2388                 nr[lru] = scan;
2389         }
2390 }
2391
2392 /*
2393  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2394  */
2395 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2396                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2397 {
2398         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2399         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2400         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2401         unsigned long nr_to_scan;
2402         enum lru_list lru;
2403         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2404         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2405         struct blk_plug plug;
2406         bool scan_adjusted;
2407
2408         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2409
2410         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2411         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2412
2413         /*
2414          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2415          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2416          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2417          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2418          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2419          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2420          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2421          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2422          * dropped to zero at the first pass.
2423          */
2424         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2425                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2426
2427         blk_start_plug(&plug);
2428         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2429                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2430                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2431                 unsigned long nr_scanned;
2432
2433                 for_each_evictable_lru(lru) {
2434                         if (nr[lru]) {
2435                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2436                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2437
2438                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2439                                                             lruvec, memcg, sc);
2440                         }
2441                 }
2442
2443                 cond_resched();
2444
2445                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2446                         continue;
2447
2448                 /*
2449                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2450                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2451                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2452                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2453                  * proportional to the original scan target.
2454                  */
2455                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2456                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2457
2458                 /*
2459                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2460                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2461                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2462                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2463                  */
2464                 if (!nr_file || !nr_anon)
2465                         break;
2466
2467                 if (nr_file > nr_anon) {
2468                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2469                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2470                         lru = LRU_BASE;
2471                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2472                 } else {
2473                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2474                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2475                         lru = LRU_FILE;
2476                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2477                 }
2478
2479                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2480                 nr[lru] = 0;
2481                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2482
2483                 /*
2484                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2485                  * scan target and the percentage scanning already complete
2486                  */
2487                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2488                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2489                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2490                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2491
2492                 lru += LRU_ACTIVE;
2493                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2494                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2495                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2496
2497                 scan_adjusted = true;
2498         }
2499         blk_finish_plug(&plug);
2500         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2501
2502         /*
2503          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2504          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2505          */
2506         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2507                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2508                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2509 }
2510
2511 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2512 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2513 {
2514         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2515                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2516                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2517                 return true;
2518
2519         return false;
2520 }
2521
2522 /*
2523  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2524  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2525  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2526  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2527  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2528  */
2529 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2530                                         unsigned long nr_reclaimed,
2531                                         unsigned long nr_scanned,
2532                                         struct scan_control *sc)
2533 {
2534         unsigned long pages_for_compaction;
2535         unsigned long inactive_lru_pages;
2536         int z;
2537
2538         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2539         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2540                 return false;
2541
2542         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2543         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2544                 /*
2545                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2546                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2547                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2548                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2549                  */
2550                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2551                         return false;
2552         } else {
2553                 /*
2554                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2555                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2556                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2557                  * pages that were scanned. This will return to the
2558                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2559                  * the resulting allocation attempt fails
2560                  */
2561                 if (!nr_reclaimed)
2562                         return false;
2563         }
2564
2565         /*
2566          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2567          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2568          */
2569         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2570         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2571         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2572                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2573         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2574                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2575                 return true;
2576
2577         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2578         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2579                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2580                 if (!managed_zone(zone))
2581                         continue;
2582
2583                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2584                 case COMPACT_SUCCESS:
2585                 case COMPACT_CONTINUE:
2586                         return false;
2587                 default:
2588                         /* check next zone */
2589                         ;
2590                 }
2591         }
2592         return true;
2593 }
2594
2595 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2596 {
2597         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2598         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2599         bool reclaimable = false;
2600
2601         do {
2602                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2603                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2604                         .pgdat = pgdat,
2605                         .priority = sc->priority,
2606                 };
2607                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2608                 struct mem_cgroup *memcg;
2609
2610                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2611                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2612
2613                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2614                 do {
2615                         unsigned long lru_pages;
2616                         unsigned long reclaimed;
2617                         unsigned long scanned;
2618
2619                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2620                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2621                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2622                                         continue;
2623                                 }
2624                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2625                         }
2626
2627                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2628                         scanned = sc->nr_scanned;
2629
2630                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2631                         node_lru_pages += lru_pages;
2632
2633                         if (memcg)
2634                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2635                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2636                                             lru_pages);
2637
2638                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2639                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2640                                    sc->nr_scanned - scanned,
2641                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2642
2643                         /*
2644                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2645                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2646                          * node.
2647                          *
2648                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2649                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2650                          * retry with decreasing priority if one round over the
2651                          * whole hierarchy is not sufficient.
2652                          */
2653                         if (!global_reclaim(sc) &&
2654                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2655                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2656                                 break;
2657                         }
2658                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2659
2660                 /*
2661                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2662                  * the eligible LRU pages were scanned.
2663                  */
2664                 if (global_reclaim(sc))
2665                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2666                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2667                                     node_lru_pages);
2668
2669                 if (reclaim_state) {
2670                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2671                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2672                 }
2673
2674                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2675                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2676                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2677                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2678
2679                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2680                         reclaimable = true;
2681
2682         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2683                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2684
2685         /*
2686          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2687          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2688          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2689          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2690          */
2691         if (reclaimable)
2692                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2693
2694         return reclaimable;
2695 }
2696
2697 /*
2698  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2699  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2700  * should reclaim first.
2701  */
2702 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2703 {
2704         unsigned long watermark;
2705         enum compact_result suitable;
2706
2707         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2708         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2709                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2710                 return true;
2711         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2712                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2713                 return false;
2714
2715         /*
2716          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2717          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2718          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2719          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2720          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2721          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2722          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2723          */
2724         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2725
2726         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2727 }
2728
2729 /*
2730  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2731  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2732  * request.
2733  *
2734  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2735  * scan then give up on it.
2736  */
2737 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2738 {
2739         struct zoneref *z;
2740         struct zone *zone;
2741         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2742         unsigned long nr_soft_scanned;
2743         gfp_t orig_mask;
2744         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2745
2746         /*
2747          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2748          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2749          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2750          */
2751         orig_mask = sc->gfp_mask;
2752         if (buffer_heads_over_limit) {
2753                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2754                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2755         }
2756
2757         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2758                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2759                 /*
2760                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2761                  * to global LRU.
2762                  */
2763                 if (global_reclaim(sc)) {
2764                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2765                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2766                                 continue;
2767
2768                         /*
2769                          * If we already have plenty of memory free for
2770                          * compaction in this zone, don't free any more.
2771                          * Even though compaction is invoked for any
2772                          * non-zero order, only frequent costly order
2773                          * reclamation is disruptive enough to become a
2774                          * noticeable problem, like transparent huge
2775                          * page allocations.
2776                          */
2777                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2778                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2779                             compaction_ready(zone, sc)) {
2780                                 sc->compaction_ready = true;
2781                                 continue;
2782                         }
2783
2784                         /*
2785                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2786                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2787                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2788                          * the user prefers lower zones being preserved.
2789                          */
2790                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2791                                 continue;
2792
2793                         /*
2794                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2795                          * and returns the number of reclaimed pages and
2796                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2797                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2798                          */
2799                         nr_soft_scanned = 0;
2800                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2801                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2802                                                 &nr_soft_scanned);
2803                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2804                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2805                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2806                 }
2807
2808                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2809                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2810                         continue;
2811                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2812                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2813         }
2814
2815         /*
2816          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2817          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2818          */
2819         sc->gfp_mask = orig_mask;
2820 }
2821
2822 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2823 {
2824         struct mem_cgroup *memcg;
2825
2826         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2827         do {
2828                 unsigned long refaults;
2829                 struct lruvec *lruvec;
2830
2831                 if (memcg)
2832                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2833                 else
2834                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2835
2836                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2837                 lruvec->refaults = refaults;
2838         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2839 }
2840
2841 /*
2842  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2843  *
2844  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2845  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2846  *
2847  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2848  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2849  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2850  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2851  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2852  * work, and the allocation attempt will fail.
2853  *
2854  * returns:     0, if no pages reclaimed
2855  *              else, the number of pages reclaimed
2856  */
2857 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2858                                           struct scan_control *sc)
2859 {
2860         int initial_priority = sc->priority;
2861         pg_data_t *last_pgdat;
2862         struct zoneref *z;
2863         struct zone *zone;
2864 retry:
2865         delayacct_freepages_start();
2866
2867         if (global_reclaim(sc))
2868                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2869
2870         do {
2871                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2872                                 sc->priority);
2873                 sc->nr_scanned = 0;
2874                 shrink_zones(zonelist, sc);
2875
2876                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2877                         break;
2878
2879                 if (sc->compaction_ready)
2880                         break;
2881
2882                 /*
2883                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2884                  * writepage even in laptop mode.
2885                  */
2886                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2887                         sc->may_writepage = 1;
2888         } while (--sc->priority >= 0);
2889
2890         last_pgdat = NULL;
2891         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2892                                         sc->nodemask) {
2893                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2894                         continue;
2895                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2896                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2897         }
2898
2899         delayacct_freepages_end();
2900
2901         if (sc->nr_reclaimed)
2902                 return sc->nr_reclaimed;
2903
2904         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2905         if (sc->compaction_ready)
2906                 return 1;
2907
2908         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2909         if (sc->memcg_low_skipped) {
2910                 sc->priority = initial_priority;
2911                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2912                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2913                 goto retry;
2914         }
2915
2916         return 0;
2917 }
2918
2919 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2920 {
2921         struct zone *zone;
2922         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2923         unsigned long free_pages = 0;
2924         int i;
2925         bool wmark_ok;
2926
2927         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2928                 return true;
2929
2930         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2931                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2932                 if (!managed_zone(zone))
2933                         continue;
2934
2935                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2936                         continue;
2937
2938                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2939                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2940         }
2941
2942         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2943         if (!pfmemalloc_reserve)
2944                 return true;
2945
2946         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2947
2948         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2949         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2950                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2951                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2952                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2953         }
2954
2955         return wmark_ok;
2956 }
2957
2958 /*
2959  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2960  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2961  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2962  * when the low watermark is reached.
2963  *
2964  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2965  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2966  */
2967 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2968                                         nodemask_t *nodemask)
2969 {
2970         struct zoneref *z;
2971         struct zone *zone;
2972         pg_data_t *pgdat = NULL;
2973
2974         /*
2975          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2976          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2977          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2978          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2979          * processes to block on log_wait_commit().
2980          */
2981         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2982                 goto out;
2983
2984         /*
2985          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2986          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2987          */
2988         if (fatal_signal_pending(current))
2989                 goto out;
2990
2991         /*
2992          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2993          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2994          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2995          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2996          *
2997          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2998          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2999          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3000          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3001          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3002          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3003          * should make reasonable progress.
3004          */
3005         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3006                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3007                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3008                         continue;
3009
3010                 /* Throttle based on the first usable node */
3011                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3012                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3013                         goto out;
3014                 break;
3015         }
3016
3017         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3018         if (!pgdat)
3019                 goto out;
3020
3021         /* Account for the throttling */
3022         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3023
3024         /*
3025          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3026          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3027          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3028          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3029          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3030          * second before continuing.
3031          */
3032         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3033                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3034                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3035
3036                 goto check_pending;
3037         }
3038
3039         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3040         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3041                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3042
3043 check_pending:
3044         if (fatal_signal_pending(current))
3045                 return true;
3046
3047 out:
3048         return false;
3049 }
3050
3051 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3052                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3053 {
3054         unsigned long nr_reclaimed;
3055         struct scan_control sc = {
3056                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3057                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3058                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3059                 .order = order,
3060                 .nodemask = nodemask,
3061                 .priority = DEF_PRIORITY,
3062                 .may_writepage = !laptop_mode,
3063                 .may_unmap = 1,
3064                 .may_swap = 1,
3065         };
3066
3067         /*
3068          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3069          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3070          * point.
3071          */
3072         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3073                 return 1;
3074
3075         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3076                                 sc.may_writepage,
3077                                 sc.gfp_mask,
3078                                 sc.reclaim_idx);
3079
3080         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3081
3082         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3083
3084         return nr_reclaimed;
3085 }
3086
3087 #ifdef CONFIG_MEMCG
3088
3089 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3090                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3091                                                 pg_data_t *pgdat,
3092                                                 unsigned long *nr_scanned)
3093 {
3094         struct scan_control sc = {
3095                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3096                 .target_mem_cgroup = memcg,
3097                 .may_writepage = !laptop_mode,
3098                 .may_unmap = 1,
3099                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3100                 .may_swap = !noswap,
3101         };
3102         unsigned long lru_pages;
3103
3104         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3105                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3106
3107         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3108                                                       sc.may_writepage,
3109                                                       sc.gfp_mask,
3110                                                       sc.reclaim_idx);
3111
3112         /*
3113          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3114          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3115          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3116          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3117          * the priority and make it zero.
3118          */
3119         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3120
3121         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3122
3123         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3124         return sc.nr_reclaimed;
3125 }
3126
3127 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3128                                            unsigned long nr_pages,
3129                                            gfp_t gfp_mask,
3130                                            bool may_swap)
3131 {
3132         struct zonelist *zonelist;
3133         unsigned long nr_reclaimed;
3134         int nid;
3135         unsigned int noreclaim_flag;
3136         struct scan_control sc = {
3137                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3138                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3139                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3140                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3141                 .target_mem_cgroup = memcg,
3142                 .priority = DEF_PRIORITY,
3143                 .may_writepage = !laptop_mode,
3144                 .may_unmap = 1,
3145                 .may_swap = may_swap,
3146         };
3147
3148         /*
3149          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3150          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3151          * scan does not need to be the current node.
3152          */
3153         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3154
3155         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3156
3157         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3158                                             sc.may_writepage,
3159                                             sc.gfp_mask,
3160                                             sc.reclaim_idx);
3161
3162         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3163         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3164         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3165
3166         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3167
3168         return nr_reclaimed;
3169 }
3170 #endif
3171
3172 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3173                                 struct scan_control *sc)
3174 {
3175         struct mem_cgroup *memcg;
3176
3177         if (!total_swap_pages)
3178                 return;
3179
3180         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3181         do {
3182                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3183
3184                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3185                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3186                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3187
3188                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3189         } while (memcg);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3194  * and classzone_idx
3195  */
3196 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3197 {
3198         int i;
3199         unsigned long mark = -1;
3200         struct zone *zone;
3201
3202         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3203                 zone = pgdat->node_zones + i;
3204
3205                 if (!managed_zone(zone))
3206                         continue;
3207
3208                 mark = high_wmark_pages(zone);
3209                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3210                         return true;
3211         }
3212
3213         /*
3214          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3215          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3216          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3217          */
3218         if (mark == -1)
3219                 return true;
3220
3221         return false;
3222 }
3223
3224 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3225 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3226 {
3227         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3228         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3229         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3230 }
3231
3232 /*
3233  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3234  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3235  *
3236  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3237  */
3238 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3239 {
3240         /*
3241          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3242          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3243          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3244          * throttled. There is also a potential race if processes get
3245          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3246          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3247          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3248          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3249          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3250          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3251          * that here we are under prepare_to_wait().
3252          */
3253         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3254                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3255
3256         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3257         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3258                 return true;
3259
3260         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3261                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3262                 return true;
3263         }
3264
3265         return false;
3266 }
3267
3268 /*
3269  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3270  * zone that is currently unbalanced.
3271  *
3272  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3273  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3274  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3275  */
3276 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3277                                struct scan_control *sc)
3278 {
3279         struct zone *zone;
3280         int z;
3281
3282         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3283         sc->nr_to_reclaim = 0;
3284         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3285                 zone = pgdat->node_zones + z;
3286                 if (!managed_zone(zone))
3287                         continue;
3288
3289                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3290         }
3291
3292         /*
3293          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3294          * now pressure is applied based on node LRU order.
3295          */
3296         shrink_node(pgdat, sc);
3297
3298         /*
3299          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3300          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3301          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3302          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3303          * can direct reclaim/compact.
3304          */
3305         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3306                 sc->order = 0;
3307
3308         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3313  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3314  * balanced.
3315  *
3316  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3317  *
3318  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3319  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3320  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3321  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3322  * balanced.
3323  */
3324 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3325 {
3326         int i;
3327         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3328         unsigned long nr_soft_scanned;
3329         struct zone *zone;
3330         struct scan_control sc = {
3331                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3332                 .order = order,
3333                 .priority = DEF_PRIORITY,
3334                 .may_writepage = !laptop_mode,
3335                 .may_unmap = 1,
3336                 .may_swap = 1,
3337         };
3338         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3339
3340         do {
3341                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3342                 bool raise_priority = true;
3343
3344                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3345
3346                 /*
3347                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3348                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3349                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3350                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3351                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3352                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3353                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3354                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3355                  */
3356                 if (buffer_heads_over_limit) {
3357                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3358                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3359                                 if (!managed_zone(zone))
3360                                         continue;
3361
3362                                 sc.reclaim_idx = i;
3363                                 break;
3364                         }
3365                 }
3366
3367                 /*
3368                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3369                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3370                  * have adjusted it.
3371                  */
3372                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3373                         goto out;
3374
3375                 /*
3376                  * Do some background aging of the anon list, to give
3377                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3378                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3379                  * about consistent aging.
3380                  */
3381                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3382
3383                 /*
3384                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3385                  * even in laptop mode.
3386                  */
3387                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3388                         sc.may_writepage = 1;
3389
3390                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3391                 sc.nr_scanned = 0;
3392                 nr_soft_scanned = 0;
3393                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3394                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3395                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3396
3397                 /*
3398                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3399                  * enough pages are already being scanned that that high
3400                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3401                  */
3402                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3403                         raise_priority = false;
3404
3405                 /*
3406                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3407                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3408                  * able to safely make forward progress. Wake them
3409                  */
3410                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3411                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3412                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3413
3414                 /* Check if kswapd should be suspending */
3415                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3416                         break;
3417
3418                 /*
3419                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3420                  * progress in reclaiming pages
3421                  */
3422                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3423                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3424                         sc.priority--;
3425         } while (sc.priority >= 1);
3426
3427         if (!sc.nr_reclaimed)
3428                 pgdat->kswapd_failures++;
3429
3430 out:
3431         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3432         /*
3433          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3434          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3435          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3436          * remain at the higher level.
3437          */
3438         return sc.order;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3443  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3444  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3445  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3446  * was recently woke for.
3447  */
3448 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3449                                            enum zone_type classzone_idx)
3450 {
3451         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3452                 return classzone_idx;
3453
3454         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3455 }
3456
3457 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3458                                 unsigned int classzone_idx)
3459 {
3460         long remaining = 0;
3461         DEFINE_WAIT(wait);
3462
3463         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3464                 return;
3465
3466         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3467
3468         /*
3469          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3470          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3471          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3472          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3473          * succeed.
3474          */
3475         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3476                 /*
3477                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3478                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3479                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3480                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3481                  */
3482                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3483
3484                 /*
3485                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3486                  * allocation of the requested order possible.
3487                  */
3488                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3489
3490                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3491
3492                 /*
3493                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3494                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3495                  * the previous request that slept prematurely.
3496                  */
3497                 if (remaining) {
3498                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3499                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3500                 }
3501
3502                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3503                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3504         }
3505
3506         /*
3507          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3508          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3509          */
3510         if (!remaining &&
3511             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3512                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3513
3514                 /*
3515                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3516                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3517                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3518                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3519                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3520                  * them before going back to sleep.
3521                  */
3522                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3523
3524                 if (!kthread_should_stop())
3525                         schedule();
3526
3527                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3528         } else {
3529                 if (remaining)
3530                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3531                 else
3532                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3533         }
3534         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3535 }
3536
3537 /*
3538  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3539  * from the init process.
3540  *
3541  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3542  * free memory available even if there is no other activity
3543  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3544  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3545  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3546  *
3547  * If there are applications that are active memory-allocators
3548  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3549  */
3550 static int kswapd(void *p)
3551 {
3552         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3553         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3554         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3555         struct task_struct *tsk = current;
3556
3557         struct reclaim_state reclaim_state = {
3558                 .reclaimed_slab = 0,
3559         };
3560         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3561
3562         if (!cpumask_empty(cpumask))
3563                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3564         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3565
3566         /*
3567          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3568          * and that if we need more memory we should get access to it
3569          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3570          * never get caught in the normal page freeing logic.
3571          *
3572          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3573          * you need a small amount of memory in order to be able to
3574          * page out something else, and this flag essentially protects
3575          * us from recursively trying to free more memory as we're
3576          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3577          */
3578         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3579         set_freezable();
3580
3581         pgdat->kswapd_order = 0;
3582         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3583         for ( ; ; ) {
3584                 bool ret;
3585
3586                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3587                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3588
3589 kswapd_try_sleep:
3590                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3591                                         classzone_idx);
3592
3593                 /* Read the new order and classzone_idx */
3594                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3595                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3596                 pgdat->kswapd_order = 0;
3597                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3598
3599                 ret = try_to_freeze();
3600                 if (kthread_should_stop())
3601                         break;
3602
3603                 /*
3604                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3605                  * after returning from the refrigerator
3606                  */
3607                 if (ret)
3608                         continue;
3609
3610                 /*
3611                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3612                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3613                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3614                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3615                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3616                  * request (alloc_order).
3617                  */
3618                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3619                                                 alloc_order);
3620                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3621                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3622                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3623                 if (reclaim_order < alloc_order)
3624                         goto kswapd_try_sleep;
3625         }
3626
3627         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3628         current->reclaim_state = NULL;
3629
3630         return 0;
3631 }
3632
3633 /*
3634  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3635  */
3636 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3637 {
3638         pg_data_t *pgdat;
3639
3640         if (!managed_zone(zone))
3641                 return;
3642
3643         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3644                 return;
3645         pgdat = zone->zone_pgdat;
3646         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3647                                                            classzone_idx);
3648         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3649         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3650                 return;
3651
3652         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3653         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3654                 return;
3655
3656         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3657                 return;
3658
3659         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3660         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3661 }
3662
3663 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3664 /*
3665  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3666  * freed pages.
3667  *
3668  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3669  * LRU order by reclaiming preferentially
3670  * inactive > active > active referenced > active mapped
3671  */
3672 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3673 {
3674         struct reclaim_state reclaim_state;
3675         struct scan_control sc = {
3676                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3677                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3678                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3679                 .priority = DEF_PRIORITY,
3680                 .may_writepage = 1,
3681                 .may_unmap = 1,
3682                 .may_swap = 1,
3683                 .hibernation_mode = 1,
3684         };
3685         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3686         struct task_struct *p = current;
3687         unsigned long nr_reclaimed;
3688         unsigned int noreclaim_flag;
3689
3690         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3691         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3692         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3693         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3694
3695         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3696
3697         p->reclaim_state = NULL;
3698         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3699         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3700
3701         return nr_reclaimed;
3702 }
3703 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3704
3705 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3706    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3707    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3708    restore their cpu bindings. */
3709 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3710 {
3711         int nid;
3712
3713         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3714                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3715                 const struct cpumask *mask;
3716
3717                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3718
3719                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3720                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3721                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3722         }
3723         return 0;
3724 }
3725
3726 /*
3727  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3728  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3729  */
3730 int kswapd_run(int nid)
3731 {
3732         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3733         int ret = 0;
3734
3735         if (pgdat->kswapd)
3736                 return 0;
3737
3738         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3739         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3740                 /* failure at boot is fatal */
3741                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3742                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3743                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3744                 pgdat->kswapd = NULL;
3745         }
3746         return ret;
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3751  * hold mem_hotplug_begin/end().
3752  */
3753 void kswapd_stop(int nid)
3754 {
3755         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3756
3757         if (kswapd) {
3758                 kthread_stop(kswapd);
3759                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3760         }
3761 }
3762
3763 static int __init kswapd_init(void)
3764 {
3765         int nid, ret;
3766
3767         swap_setup();
3768         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3769                 kswapd_run(nid);
3770         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3771                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3772                                         NULL);
3773         WARN_ON(ret < 0);
3774         return 0;
3775 }
3776
3777 module_init(kswapd_init)
3778
3779 #ifdef CONFIG_NUMA
3780 /*
3781  * Node reclaim mode
3782  *
3783  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3784  * the watermarks.
3785  */
3786 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3787
3788 #define RECLAIM_OFF 0
3789 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3790 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3791 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3792
3793 /*
3794  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3795  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3796  * a zone.
3797  */
3798 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3799
3800 /*
3801  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3802  * occur.
3803  */
3804 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3805
3806 /*
3807  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3808  * slab reclaim needs to occur.
3809  */
3810 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3811
3812 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3813 {
3814         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3815         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3816                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3817
3818         /*
3819          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3820          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3821          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3822          */
3823         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3824 }
3825
3826 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3827 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3828 {
3829         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3830         unsigned long delta = 0;
3831
3832         /*
3833          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3834          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3835          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3836          * a better estimate
3837          */
3838         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3839                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3840         else
3841                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3842
3843         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3844         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3845                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3846
3847         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3848         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3849                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3850
3851         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3852 }
3853
3854 /*
3855  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3856  */
3857 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3858 {
3859         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3860         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3861         struct task_struct *p = current;
3862         struct reclaim_state reclaim_state;
3863         unsigned int noreclaim_flag;
3864         struct scan_control sc = {
3865                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3866                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3867                 .order = order,
3868                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3869                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3870                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3871                 .may_swap = 1,
3872                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3873         };
3874
3875         cond_resched();
3876         /*
3877          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3878          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3879          * and RECLAIM_UNMAP.
3880          */
3881         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3882         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3883         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3884         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3885         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3886
3887         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3888                 /*
3889                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3890                  * priorities until we have enough memory freed.
3891                  */
3892                 do {
3893                         shrink_node(pgdat, &sc);
3894                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3895         }
3896
3897         p->reclaim_state = NULL;
3898         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3899         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3900         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3901         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3902 }
3903
3904 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3905 {
3906         int ret;
3907
3908         /*
3909          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3910          * slab pages if we are over the defined limits.
3911          *
3912          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3913          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3914          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3915          * if less than a specified percentage of the node is used by
3916          * unmapped file backed pages.
3917          */
3918         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3919             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3920                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3921
3922         /*
3923          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3924          */
3925         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3926                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3927
3928         /*
3929          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3930          * have associated processors. This will favor the local processor
3931          * over remote processors and spread off node memory allocations
3932          * as wide as possible.
3933          */
3934         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3935                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3936
3937         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3938                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3939
3940         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3941         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3942
3943         if (!ret)
3944                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3945
3946         return ret;
3947 }
3948 #endif
3949
3950 /*
3951  * page_evictable - test whether a page is evictable
3952  * @page: the page to test
3953  *
3954  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3955  * lists vs unevictable list.
3956  *
3957  * Reasons page might not be evictable:
3958  * (1) page's mapping marked unevictable
3959  * (2) page is part of an mlocked VMA
3960  *
3961  */
3962 int page_evictable(struct page *page)
3963 {
3964         int ret;
3965
3966         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
3967         rcu_read_lock();
3968         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3969         rcu_read_unlock();
3970         return ret;
3971 }
3972
3973 #ifdef CONFIG_SHMEM
3974 /**
3975  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3976  * @pages:      array of pages to check
3977  * @nr_pages:   number of pages to check
3978  *
3979  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3980  *
3981  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3982  */
3983 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3984 {
3985         struct lruvec *lruvec;
3986         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3987         int pgscanned = 0;
3988         int pgrescued = 0;
3989         int i;
3990
3991         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3992                 struct page *page = pages[i];
3993                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3994
3995                 pgscanned++;
3996                 if (pagepgdat != pgdat) {
3997                         if (pgdat)
3998                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3999                         pgdat = pagepgdat;
4000                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4001                 }
4002                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4003
4004                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4005                         continue;
4006
4007                 if (page_evictable(page)) {
4008                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4009
4010                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4011                         ClearPageUnevictable(page);
4012                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4013                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4014                         pgrescued++;
4015                 }
4016         }
4017
4018         if (pgdat) {
4019                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4020                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4021                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4022         }
4023 }
4024 #endif /* CONFIG_SHMEM */