efe221d6bc0fc2663b09a4280c91c9dd0593c9f6
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
83 #define DEACTIVATE_ANON 1
84 #define DEACTIVATE_FILE 2
85         unsigned int may_deactivate:2;
86         unsigned int force_deactivate:1;
87         unsigned int skipped_deactivate:1;
88
89         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
90         unsigned int may_writepage:1;
91
92         /* Can mapped pages be reclaimed? */
93         unsigned int may_unmap:1;
94
95         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
96         unsigned int may_swap:1;
97
98         /*
99          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
100          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
101          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
102          */
103         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
104         unsigned int memcg_low_skipped:1;
105
106         unsigned int hibernation_mode:1;
107
108         /* One of the zones is ready for compaction */
109         unsigned int compaction_ready:1;
110
111         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
112         unsigned int cache_trim_mode:1;
113
114         /* The file pages on the current node are dangerously low */
115         unsigned int file_is_tiny:1;
116
117         /* Allocation order */
118         s8 order;
119
120         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
121         s8 priority;
122
123         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
124         s8 reclaim_idx;
125
126         /* This context's GFP mask */
127         gfp_t gfp_mask;
128
129         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
130         unsigned long nr_scanned;
131
132         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
133         unsigned long nr_reclaimed;
134
135         struct {
136                 unsigned int dirty;
137                 unsigned int unqueued_dirty;
138                 unsigned int congested;
139                 unsigned int writeback;
140                 unsigned int immediate;
141                 unsigned int file_taken;
142                 unsigned int taken;
143         } nr;
144
145         /* for recording the reclaimed slab by now */
146         struct reclaim_state reclaim_state;
147 };
148
149 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
150 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
151         do {                                                            \
152                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
153                         struct page *prev;                              \
154                                                                         \
155                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
156                         prefetch(&prev->_field);                        \
157                 }                                                       \
158         } while (0)
159 #else
160 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
161 #endif
162
163 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
164 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
165         do {                                                            \
166                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
167                         struct page *prev;                              \
168                                                                         \
169                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
170                         prefetchw(&prev->_field);                       \
171                 }                                                       \
172         } while (0)
173 #else
174 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
175 #endif
176
177 /*
178  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
179  */
180 int vm_swappiness = 60;
181 /*
182  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
183  * zones.
184  */
185 unsigned long vm_total_pages;
186
187 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
188                                    struct reclaim_state *rs)
189 {
190         /* Check for an overwrite */
191         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
192
193         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
194         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
195
196         task->reclaim_state = rs;
197 }
198
199 static LIST_HEAD(shrinker_list);
200 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
201
202 #ifdef CONFIG_MEMCG
203 /*
204  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
205  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
206  * for the shrinker, since we don't want to impose
207  * restrictions on their internal registration order.
208  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
209  * bit is set in the shrinkers map.
210  *
211  * This value is used by the function to detect registering
212  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
213  */
214 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
215
216 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
217 static int shrinker_nr_max;
218
219 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
220 {
221         int id, ret = -ENOMEM;
222
223         down_write(&shrinker_rwsem);
224         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
225         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
226         if (id < 0)
227                 goto unlock;
228
229         if (id >= shrinker_nr_max) {
230                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
231                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
232                         goto unlock;
233                 }
234
235                 shrinker_nr_max = id + 1;
236         }
237         shrinker->id = id;
238         ret = 0;
239 unlock:
240         up_write(&shrinker_rwsem);
241         return ret;
242 }
243
244 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
245 {
246         int id = shrinker->id;
247
248         BUG_ON(id < 0);
249
250         down_write(&shrinker_rwsem);
251         idr_remove(&shrinker_idr, id);
252         up_write(&shrinker_rwsem);
253 }
254
255 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
256 {
257         return sc->target_mem_cgroup;
258 }
259
260 /**
261  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
262  * @sc: scan_control in question
263  *
264  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
265  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
266  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
267  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
268  * allocation and configurability.
269  *
270  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
271  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
272  */
273 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
274 {
275         if (!cgroup_reclaim(sc))
276                 return true;
277 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
278         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
279                 return true;
280 #endif
281         return false;
282 }
283 #else
284 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
285 {
286         return 0;
287 }
288
289 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
290 {
291 }
292
293 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
294 {
295         return false;
296 }
297
298 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
299 {
300         return true;
301 }
302 #endif
303
304 /*
305  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
306  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
307  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
308  */
309 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
310 {
311         unsigned long nr;
312
313         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
314                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
315         if (get_nr_swap_pages() > 0)
316                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
317                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
318
319         return nr;
320 }
321
322 /**
323  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
324  * @lruvec: lru vector
325  * @lru: lru to use
326  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
327  */
328 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
329 {
330         unsigned long size = 0;
331         int zid;
332
333         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
334                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
335
336                 if (!managed_zone(zone))
337                         continue;
338
339                 if (!mem_cgroup_disabled())
340                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
341                 else
342                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
343         }
344         return size;
345 }
346
347 /*
348  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
349  */
350 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
351 {
352         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
353
354         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
355                 size *= nr_node_ids;
356
357         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
358         if (!shrinker->nr_deferred)
359                 return -ENOMEM;
360
361         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
362                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
363                         goto free_deferred;
364         }
365
366         return 0;
367
368 free_deferred:
369         kfree(shrinker->nr_deferred);
370         shrinker->nr_deferred = NULL;
371         return -ENOMEM;
372 }
373
374 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
375 {
376         if (!shrinker->nr_deferred)
377                 return;
378
379         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
380                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
381
382         kfree(shrinker->nr_deferred);
383         shrinker->nr_deferred = NULL;
384 }
385
386 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
387 {
388         down_write(&shrinker_rwsem);
389         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
390 #ifdef CONFIG_MEMCG
391         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
392                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
393 #endif
394         up_write(&shrinker_rwsem);
395 }
396
397 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
398 {
399         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
400
401         if (err)
402                 return err;
403         register_shrinker_prepared(shrinker);
404         return 0;
405 }
406 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
407
408 /*
409  * Remove one
410  */
411 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
412 {
413         if (!shrinker->nr_deferred)
414                 return;
415         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
416                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
417         down_write(&shrinker_rwsem);
418         list_del(&shrinker->list);
419         up_write(&shrinker_rwsem);
420         kfree(shrinker->nr_deferred);
421         shrinker->nr_deferred = NULL;
422 }
423 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
424
425 #define SHRINK_BATCH 128
426
427 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
428                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
429 {
430         unsigned long freed = 0;
431         unsigned long long delta;
432         long total_scan;
433         long freeable;
434         long nr;
435         long new_nr;
436         int nid = shrinkctl->nid;
437         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
438                                           : SHRINK_BATCH;
439         long scanned = 0, next_deferred;
440
441         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
442                 nid = 0;
443
444         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
445         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
446                 return freeable;
447
448         /*
449          * copy the current shrinker scan count into a local variable
450          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
451          * don't also do this scanning work.
452          */
453         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
454
455         total_scan = nr;
456         if (shrinker->seeks) {
457                 delta = freeable >> priority;
458                 delta *= 4;
459                 do_div(delta, shrinker->seeks);
460         } else {
461                 /*
462                  * These objects don't require any IO to create. Trim
463                  * them aggressively under memory pressure to keep
464                  * them from causing refetches in the IO caches.
465                  */
466                 delta = freeable / 2;
467         }
468
469         total_scan += delta;
470         if (total_scan < 0) {
471                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
472                        shrinker->scan_objects, total_scan);
473                 total_scan = freeable;
474                 next_deferred = nr;
475         } else
476                 next_deferred = total_scan;
477
478         /*
479          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
480          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
481          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
482          * nr being built up so when a shrink that can do some work
483          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
484          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
485          * memory.
486          *
487          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
488          * a large delta change is calculated directly.
489          */
490         if (delta < freeable / 4)
491                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
492
493         /*
494          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
495          * never try to free more than twice the estimate number of
496          * freeable entries.
497          */
498         if (total_scan > freeable * 2)
499                 total_scan = freeable * 2;
500
501         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
502                                    freeable, delta, total_scan, priority);
503
504         /*
505          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
506          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
507          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
508          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
509          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
510          * objects spread over several slabs with usage less than the
511          * batch_size.
512          *
513          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
514          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
515          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
516          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
517          * possible.
518          */
519         while (total_scan >= batch_size ||
520                total_scan >= freeable) {
521                 unsigned long ret;
522                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
523
524                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
525                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
526                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
527                 if (ret == SHRINK_STOP)
528                         break;
529                 freed += ret;
530
531                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
532                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
533                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
534
535                 cond_resched();
536         }
537
538         if (next_deferred >= scanned)
539                 next_deferred -= scanned;
540         else
541                 next_deferred = 0;
542         /*
543          * move the unused scan count back into the shrinker in a
544          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
545          * scan, there is no need to do an update.
546          */
547         if (next_deferred > 0)
548                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
549                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
550         else
551                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
552
553         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
554         return freed;
555 }
556
557 #ifdef CONFIG_MEMCG
558 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
559                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
560 {
561         struct memcg_shrinker_map *map;
562         unsigned long ret, freed = 0;
563         int i;
564
565         if (!mem_cgroup_online(memcg))
566                 return 0;
567
568         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
569                 return 0;
570
571         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
572                                         true);
573         if (unlikely(!map))
574                 goto unlock;
575
576         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
577                 struct shrink_control sc = {
578                         .gfp_mask = gfp_mask,
579                         .nid = nid,
580                         .memcg = memcg,
581                 };
582                 struct shrinker *shrinker;
583
584                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
585                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
586                         if (!shrinker)
587                                 clear_bit(i, map->map);
588                         continue;
589                 }
590
591                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
592                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
593                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
594                         continue;
595
596                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
597                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
598                         clear_bit(i, map->map);
599                         /*
600                          * After the shrinker reported that it had no objects to
601                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
602                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
603                          * added. To make sure, we have the bit set in this
604                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
605                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
606                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
607                          * memcg_set_shrinker_bit():
608                          *
609                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
610                          *   list_add_tail()    clear_bit()
611                          *   <MB>               <MB>
612                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
613                          */
614                         smp_mb__after_atomic();
615                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
616                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
617                                 ret = 0;
618                         else
619                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
620                 }
621                 freed += ret;
622
623                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
624                         freed = freed ? : 1;
625                         break;
626                 }
627         }
628 unlock:
629         up_read(&shrinker_rwsem);
630         return freed;
631 }
632 #else /* CONFIG_MEMCG */
633 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
634                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
635 {
636         return 0;
637 }
638 #endif /* CONFIG_MEMCG */
639
640 /**
641  * shrink_slab - shrink slab caches
642  * @gfp_mask: allocation context
643  * @nid: node whose slab caches to target
644  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
645  * @priority: the reclaim priority
646  *
647  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
648  *
649  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
650  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
651  *
652  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
653  * are called only if it is the root cgroup.
654  *
655  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
656  * in order to get the scan target.
657  *
658  * Returns the number of reclaimed slab objects.
659  */
660 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
661                                  struct mem_cgroup *memcg,
662                                  int priority)
663 {
664         unsigned long ret, freed = 0;
665         struct shrinker *shrinker;
666
667         /*
668          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
669          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
670          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
671          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
672          * oom.
673          */
674         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
675                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
676
677         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
678                 goto out;
679
680         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
681                 struct shrink_control sc = {
682                         .gfp_mask = gfp_mask,
683                         .nid = nid,
684                         .memcg = memcg,
685                 };
686
687                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
688                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
689                         ret = 0;
690                 freed += ret;
691                 /*
692                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
693                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
694                  * by parallel ongoing shrinking.
695                  */
696                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
697                         freed = freed ? : 1;
698                         break;
699                 }
700         }
701
702         up_read(&shrinker_rwsem);
703 out:
704         cond_resched();
705         return freed;
706 }
707
708 void drop_slab_node(int nid)
709 {
710         unsigned long freed;
711
712         do {
713                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
714
715                 freed = 0;
716                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
717                 do {
718                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
719                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
720         } while (freed > 10);
721 }
722
723 void drop_slab(void)
724 {
725         int nid;
726
727         for_each_online_node(nid)
728                 drop_slab_node(nid);
729 }
730
731 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
732 {
733         /*
734          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
735          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
736          * heads at page->private.
737          */
738         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
739                 HPAGE_PMD_NR : 1;
740         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
741 }
742
743 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
744 {
745         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
746                 return 1;
747         if (!inode_write_congested(inode))
748                 return 1;
749         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
750                 return 1;
751         return 0;
752 }
753
754 /*
755  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
756  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
757  * fsync(), msync() or close().
758  *
759  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
760  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
761  * that page is locked, the mapping is pinned.
762  *
763  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
764  * __GFP_FS.
765  */
766 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
767                                 struct page *page, int error)
768 {
769         lock_page(page);
770         if (page_mapping(page) == mapping)
771                 mapping_set_error(mapping, error);
772         unlock_page(page);
773 }
774
775 /* possible outcome of pageout() */
776 typedef enum {
777         /* failed to write page out, page is locked */
778         PAGE_KEEP,
779         /* move page to the active list, page is locked */
780         PAGE_ACTIVATE,
781         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
782         PAGE_SUCCESS,
783         /* page is clean and locked */
784         PAGE_CLEAN,
785 } pageout_t;
786
787 /*
788  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
789  * Calls ->writepage().
790  */
791 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
792                          struct scan_control *sc)
793 {
794         /*
795          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
796          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
797          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
798          * stalls if we need to run get_block().  We could test
799          * PagePrivate for that.
800          *
801          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
802          * this page's queue, we can perform writeback even if that
803          * will block.
804          *
805          * If the page is swapcache, write it back even if that would
806          * block, for some throttling. This happens by accident, because
807          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
808          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
809          */
810         if (!is_page_cache_freeable(page))
811                 return PAGE_KEEP;
812         if (!mapping) {
813                 /*
814                  * Some data journaling orphaned pages can have
815                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
816                  */
817                 if (page_has_private(page)) {
818                         if (try_to_free_buffers(page)) {
819                                 ClearPageDirty(page);
820                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
821                                 return PAGE_CLEAN;
822                         }
823                 }
824                 return PAGE_KEEP;
825         }
826         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
827                 return PAGE_ACTIVATE;
828         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
829                 return PAGE_KEEP;
830
831         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
832                 int res;
833                 struct writeback_control wbc = {
834                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
835                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
836                         .range_start = 0,
837                         .range_end = LLONG_MAX,
838                         .for_reclaim = 1,
839                 };
840
841                 SetPageReclaim(page);
842                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
843                 if (res < 0)
844                         handle_write_error(mapping, page, res);
845                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
846                         ClearPageReclaim(page);
847                         return PAGE_ACTIVATE;
848                 }
849
850                 if (!PageWriteback(page)) {
851                         /* synchronous write or broken a_ops? */
852                         ClearPageReclaim(page);
853                 }
854                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
855                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
856                 return PAGE_SUCCESS;
857         }
858
859         return PAGE_CLEAN;
860 }
861
862 /*
863  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
864  * gets returned with a refcount of 0.
865  */
866 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
867                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
868 {
869         unsigned long flags;
870         int refcount;
871
872         BUG_ON(!PageLocked(page));
873         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
874
875         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
876         /*
877          * The non racy check for a busy page.
878          *
879          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
880          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
881          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
882          * here, then the following race may occur:
883          *
884          * get_user_pages(&page);
885          * [user mapping goes away]
886          * write_to(page);
887          *                              !PageDirty(page)    [good]
888          * SetPageDirty(page);
889          * put_page(page);
890          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
891          *
892          * [oops, our write_to data is lost]
893          *
894          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
895          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
896          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
897          *
898          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
899          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
900          */
901         refcount = 1 + compound_nr(page);
902         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
903                 goto cannot_free;
904         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
905         if (unlikely(PageDirty(page))) {
906                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
907                 goto cannot_free;
908         }
909
910         if (PageSwapCache(page)) {
911                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
912                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
913                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
914                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
915                 put_swap_page(page, swap);
916         } else {
917                 void (*freepage)(struct page *);
918                 void *shadow = NULL;
919
920                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
921                 /*
922                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
923                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
924                  *
925                  * But don't store shadows in an address space that is
926                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
927                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
928                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
929                  * back.
930                  *
931                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
932                  * only page cache pages found in these are zero pages
933                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
934                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
935                  * same address_space.
936                  */
937                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
938                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
939                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
940                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
941                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
942
943                 if (freepage != NULL)
944                         freepage(page);
945         }
946
947         return 1;
948
949 cannot_free:
950         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
951         return 0;
952 }
953
954 /*
955  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
956  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
957  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
958  * this page.
959  */
960 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
961 {
962         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
963                 /*
964                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
965                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
966                  * atomic operation.
967                  */
968                 page_ref_unfreeze(page, 1);
969                 return 1;
970         }
971         return 0;
972 }
973
974 /**
975  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
976  * @page: page to be put back to appropriate lru list
977  *
978  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
979  * Page may still be unevictable for other reasons.
980  *
981  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
982  */
983 void putback_lru_page(struct page *page)
984 {
985         lru_cache_add(page);
986         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
987 }
988
989 enum page_references {
990         PAGEREF_RECLAIM,
991         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
992         PAGEREF_KEEP,
993         PAGEREF_ACTIVATE,
994 };
995
996 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
997                                                   struct scan_control *sc)
998 {
999         int referenced_ptes, referenced_page;
1000         unsigned long vm_flags;
1001
1002         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1003                                           &vm_flags);
1004         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1005
1006         /*
1007          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1008          * move the page to the unevictable list.
1009          */
1010         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1011                 return PAGEREF_RECLAIM;
1012
1013         if (referenced_ptes) {
1014                 if (PageSwapBacked(page))
1015                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1016                 /*
1017                  * All mapped pages start out with page table
1018                  * references from the instantiating fault, so we need
1019                  * to look twice if a mapped file page is used more
1020                  * than once.
1021                  *
1022                  * Mark it and spare it for another trip around the
1023                  * inactive list.  Another page table reference will
1024                  * lead to its activation.
1025                  *
1026                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1027                  * so that recently deactivated but used pages are
1028                  * quickly recovered.
1029                  */
1030                 SetPageReferenced(page);
1031
1032                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1033                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1034
1035                 /*
1036                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1037                  */
1038                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1039                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1040
1041                 return PAGEREF_KEEP;
1042         }
1043
1044         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1045         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1046                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1047
1048         return PAGEREF_RECLAIM;
1049 }
1050
1051 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1052 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1053                                        bool *dirty, bool *writeback)
1054 {
1055         struct address_space *mapping;
1056
1057         /*
1058          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1059          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1060          */
1061         if (!page_is_file_cache(page) ||
1062             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1063                 *dirty = false;
1064                 *writeback = false;
1065                 return;
1066         }
1067
1068         /* By default assume that the page flags are accurate */
1069         *dirty = PageDirty(page);
1070         *writeback = PageWriteback(page);
1071
1072         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1073         if (!page_has_private(page))
1074                 return;
1075
1076         mapping = page_mapping(page);
1077         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1078                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1079 }
1080
1081 /*
1082  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1083  */
1084 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1085                                       struct pglist_data *pgdat,
1086                                       struct scan_control *sc,
1087                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1088                                       struct reclaim_stat *stat,
1089                                       bool ignore_references)
1090 {
1091         LIST_HEAD(ret_pages);
1092         LIST_HEAD(free_pages);
1093         unsigned nr_reclaimed = 0;
1094         unsigned pgactivate = 0;
1095
1096         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1097         cond_resched();
1098
1099         while (!list_empty(page_list)) {
1100                 struct address_space *mapping;
1101                 struct page *page;
1102                 int may_enter_fs;
1103                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1104                 bool dirty, writeback;
1105                 unsigned int nr_pages;
1106
1107                 cond_resched();
1108
1109                 page = lru_to_page(page_list);
1110                 list_del(&page->lru);
1111
1112                 if (!trylock_page(page))
1113                         goto keep;
1114
1115                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1116
1117                 nr_pages = compound_nr(page);
1118
1119                 /* Account the number of base pages even though THP */
1120                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1121
1122                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1123                         goto activate_locked;
1124
1125                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1126                         goto keep_locked;
1127
1128                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1129                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1130
1131                 /*
1132                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1133                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1134                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1135                  * is all dirty unqueued pages.
1136                  */
1137                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1138                 if (dirty || writeback)
1139                         stat->nr_dirty++;
1140
1141                 if (dirty && !writeback)
1142                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1143
1144                 /*
1145                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1146                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1147                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1148                  * end of the LRU a second time.
1149                  */
1150                 mapping = page_mapping(page);
1151                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1152                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1153                     (writeback && PageReclaim(page)))
1154                         stat->nr_congested++;
1155
1156                 /*
1157                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1158                  * are three cases to consider.
1159                  *
1160                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1161                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1162                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1163                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1164                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1165                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1166                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1167                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1168                  *    caller can stall after page list has been processed.
1169                  *
1170                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1171                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1172                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1173                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1174                  *    reclaim and continue scanning.
1175                  *
1176                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1177                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1178                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1179                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1180                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1181                  *    would probably show more reasons.
1182                  *
1183                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1184                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1185                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1186                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1187                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1188                  *
1189                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1190                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1191                  * inactive list and refilling from the active list. The
1192                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1193                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1194                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1195                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1196                  * takes to write them to disk.
1197                  */
1198                 if (PageWriteback(page)) {
1199                         /* Case 1 above */
1200                         if (current_is_kswapd() &&
1201                             PageReclaim(page) &&
1202                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1203                                 stat->nr_immediate++;
1204                                 goto activate_locked;
1205
1206                         /* Case 2 above */
1207                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1208                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1209                                 /*
1210                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1211                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1212                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1213                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1214                                  * enough to care.  What we do want is for this
1215                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1216                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1217                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1218                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1219                                  */
1220                                 SetPageReclaim(page);
1221                                 stat->nr_writeback++;
1222                                 goto activate_locked;
1223
1224                         /* Case 3 above */
1225                         } else {
1226                                 unlock_page(page);
1227                                 wait_on_page_writeback(page);
1228                                 /* then go back and try same page again */
1229                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1230                                 continue;
1231                         }
1232                 }
1233
1234                 if (!ignore_references)
1235                         references = page_check_references(page, sc);
1236
1237                 switch (references) {
1238                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1239                         goto activate_locked;
1240                 case PAGEREF_KEEP:
1241                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1242                         goto keep_locked;
1243                 case PAGEREF_RECLAIM:
1244                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1245                         ; /* try to reclaim the page below */
1246                 }
1247
1248                 /*
1249                  * Anonymous process memory has backing store?
1250                  * Try to allocate it some swap space here.
1251                  * Lazyfree page could be freed directly
1252                  */
1253                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1254                         if (!PageSwapCache(page)) {
1255                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1256                                         goto keep_locked;
1257                                 if (PageTransHuge(page)) {
1258                                         /* cannot split THP, skip it */
1259                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1260                                                 goto activate_locked;
1261                                         /*
1262                                          * Split pages without a PMD map right
1263                                          * away. Chances are some or all of the
1264                                          * tail pages can be freed without IO.
1265                                          */
1266                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1267                                             split_huge_page_to_list(page,
1268                                                                     page_list))
1269                                                 goto activate_locked;
1270                                 }
1271                                 if (!add_to_swap(page)) {
1272                                         if (!PageTransHuge(page))
1273                                                 goto activate_locked_split;
1274                                         /* Fallback to swap normal pages */
1275                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1276                                                                     page_list))
1277                                                 goto activate_locked;
1278 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1279                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1280 #endif
1281                                         if (!add_to_swap(page))
1282                                                 goto activate_locked_split;
1283                                 }
1284
1285                                 may_enter_fs = 1;
1286
1287                                 /* Adding to swap updated mapping */
1288                                 mapping = page_mapping(page);
1289                         }
1290                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1291                         /* Split file THP */
1292                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1293                                 goto keep_locked;
1294                 }
1295
1296                 /*
1297                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1298                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1299                  *
1300                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1301                  * reach here.
1302                  */
1303                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1304                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1305                         nr_pages = 1;
1306                 }
1307
1308                 /*
1309                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1310                  * processes. Try to unmap it here.
1311                  */
1312                 if (page_mapped(page)) {
1313                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1314
1315                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1316                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1317                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1318                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1319                                 goto activate_locked;
1320                         }
1321                 }
1322
1323                 if (PageDirty(page)) {
1324                         /*
1325                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1326                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1327                          * injecting inefficient single-page IO into
1328                          * flusher writeback as much as possible: only
1329                          * write pages when we've encountered many
1330                          * dirty pages, and when we've already scanned
1331                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1332                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1333                          */
1334                         if (page_is_file_cache(page) &&
1335                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1336                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1337                                 /*
1338                                  * Immediately reclaim when written back.
1339                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1340                                  * except we already have the page isolated
1341                                  * and know it's dirty
1342                                  */
1343                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1344                                 SetPageReclaim(page);
1345
1346                                 goto activate_locked;
1347                         }
1348
1349                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1350                                 goto keep_locked;
1351                         if (!may_enter_fs)
1352                                 goto keep_locked;
1353                         if (!sc->may_writepage)
1354                                 goto keep_locked;
1355
1356                         /*
1357                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1358                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1359                          * starts and then write it out here.
1360                          */
1361                         try_to_unmap_flush_dirty();
1362                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1363                         case PAGE_KEEP:
1364                                 goto keep_locked;
1365                         case PAGE_ACTIVATE:
1366                                 goto activate_locked;
1367                         case PAGE_SUCCESS:
1368                                 if (PageWriteback(page))
1369                                         goto keep;
1370                                 if (PageDirty(page))
1371                                         goto keep;
1372
1373                                 /*
1374                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1375                                  * ahead and try to reclaim the page.
1376                                  */
1377                                 if (!trylock_page(page))
1378                                         goto keep;
1379                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1380                                         goto keep_locked;
1381                                 mapping = page_mapping(page);
1382                         case PAGE_CLEAN:
1383                                 ; /* try to free the page below */
1384                         }
1385                 }
1386
1387                 /*
1388                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1389                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1390                  * the page as well.
1391                  *
1392                  * We do this even if the page is PageDirty().
1393                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1394                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1395                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1396                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1397                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1398                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1399                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1400                  *
1401                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1402                  * the pages which were not successfully invalidated in
1403                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1404                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1405                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1406                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1407                  */
1408                 if (page_has_private(page)) {
1409                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1410                                 goto activate_locked;
1411                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1412                                 unlock_page(page);
1413                                 if (put_page_testzero(page))
1414                                         goto free_it;
1415                                 else {
1416                                         /*
1417                                          * rare race with speculative reference.
1418                                          * the speculative reference will free
1419                                          * this page shortly, so we may
1420                                          * increment nr_reclaimed here (and
1421                                          * leave it off the LRU).
1422                                          */
1423                                         nr_reclaimed++;
1424                                         continue;
1425                                 }
1426                         }
1427                 }
1428
1429                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1430                         /* follow __remove_mapping for reference */
1431                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1432                                 goto keep_locked;
1433                         if (PageDirty(page)) {
1434                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1435                                 goto keep_locked;
1436                         }
1437
1438                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1439                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1440                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1441                                                          sc->target_mem_cgroup))
1442                         goto keep_locked;
1443
1444                 unlock_page(page);
1445 free_it:
1446                 /*
1447                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1448                  * all base pages.
1449                  */
1450                 nr_reclaimed += nr_pages;
1451
1452                 /*
1453                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1454                  * appear not as the counts should be low
1455                  */
1456                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1457                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1458                 else
1459                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1460                 continue;
1461
1462 activate_locked_split:
1463                 /*
1464                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1465                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1466                  */
1467                 if (nr_pages > 1) {
1468                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1469                         nr_pages = 1;
1470                 }
1471 activate_locked:
1472                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1473                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1474                                                 PageMlocked(page)))
1475                         try_to_free_swap(page);
1476                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1477                 if (!PageMlocked(page)) {
1478                         int type = page_is_file_cache(page);
1479                         SetPageActive(page);
1480                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1481                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1482                 }
1483 keep_locked:
1484                 unlock_page(page);
1485 keep:
1486                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1487                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1488         }
1489
1490         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1491
1492         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1493         try_to_unmap_flush();
1494         free_unref_page_list(&free_pages);
1495
1496         list_splice(&ret_pages, page_list);
1497         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1498
1499         return nr_reclaimed;
1500 }
1501
1502 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1503                                             struct list_head *page_list)
1504 {
1505         struct scan_control sc = {
1506                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1507                 .priority = DEF_PRIORITY,
1508                 .may_unmap = 1,
1509         };
1510         struct reclaim_stat dummy_stat;
1511         unsigned long ret;
1512         struct page *page, *next;
1513         LIST_HEAD(clean_pages);
1514
1515         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1516                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1517                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1518                         ClearPageActive(page);
1519                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1520                 }
1521         }
1522
1523         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1524                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1525         list_splice(&clean_pages, page_list);
1526         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1527         return ret;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1532  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1533  * freed elsewhere are also ignored.
1534  *
1535  * page:        page to consider
1536  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1537  *
1538  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1539  */
1540 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1541 {
1542         int ret = -EINVAL;
1543
1544         /* Only take pages on the LRU. */
1545         if (!PageLRU(page))
1546                 return ret;
1547
1548         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1549         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1550                 return ret;
1551
1552         ret = -EBUSY;
1553
1554         /*
1555          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1556          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1557          * blocking - clean pages for the most part.
1558          *
1559          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1560          * that it is possible to migrate without blocking
1561          */
1562         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1563                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1564                 if (PageWriteback(page))
1565                         return ret;
1566
1567                 if (PageDirty(page)) {
1568                         struct address_space *mapping;
1569                         bool migrate_dirty;
1570
1571                         /*
1572                          * Only pages without mappings or that have a
1573                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1574                          * without blocking. However, we can be racing with
1575                          * truncation so it's necessary to lock the page
1576                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1577                          * the page lock until after the page is removed
1578                          * from the page cache.
1579                          */
1580                         if (!trylock_page(page))
1581                                 return ret;
1582
1583                         mapping = page_mapping(page);
1584                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1585                         unlock_page(page);
1586                         if (!migrate_dirty)
1587                                 return ret;
1588                 }
1589         }
1590
1591         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1592                 return ret;
1593
1594         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1595                 /*
1596                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1597                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1598                  * page release code relies on it.
1599                  */
1600                 ClearPageLRU(page);
1601                 ret = 0;
1602         }
1603
1604         return ret;
1605 }
1606
1607
1608 /*
1609  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1610  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1611  */
1612 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1613                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1614 {
1615         int zid;
1616
1617         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1618                 if (!nr_zone_taken[zid])
1619                         continue;
1620
1621                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1622 #ifdef CONFIG_MEMCG
1623                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1624 #endif
1625         }
1626
1627 }
1628
1629 /**
1630  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1631  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1632  * and working on them outside the LRU lock.
1633  *
1634  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1635  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1636  *
1637  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1638  *
1639  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1640  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1641  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1642  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1643  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1644  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1645  * @lru:        LRU list id for isolating
1646  *
1647  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1648  */
1649 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1650                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1651                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1652                 enum lru_list lru)
1653 {
1654         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1655         unsigned long nr_taken = 0;
1656         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1657         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1658         unsigned long skipped = 0;
1659         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1660         LIST_HEAD(pages_skipped);
1661         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1662
1663         total_scan = 0;
1664         scan = 0;
1665         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1666                 struct page *page;
1667
1668                 page = lru_to_page(src);
1669                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1670
1671                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1672
1673                 nr_pages = compound_nr(page);
1674                 total_scan += nr_pages;
1675
1676                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1677                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1678                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1679                         continue;
1680                 }
1681
1682                 /*
1683                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1684                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1685                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1686                  * pages, triggering a premature OOM.
1687                  *
1688                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1689                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1690                  * only when the page is being freed somewhere else.
1691                  */
1692                 scan += nr_pages;
1693                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1694                 case 0:
1695                         nr_taken += nr_pages;
1696                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1697                         list_move(&page->lru, dst);
1698                         break;
1699
1700                 case -EBUSY:
1701                         /* else it is being freed elsewhere */
1702                         list_move(&page->lru, src);
1703                         continue;
1704
1705                 default:
1706                         BUG();
1707                 }
1708         }
1709
1710         /*
1711          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1712          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1713          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1714          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1715          * system at risk of premature OOM.
1716          */
1717         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1718                 int zid;
1719
1720                 list_splice(&pages_skipped, src);
1721                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1722                         if (!nr_skipped[zid])
1723                                 continue;
1724
1725                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1726                         skipped += nr_skipped[zid];
1727                 }
1728         }
1729         *nr_scanned = total_scan;
1730         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1731                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1732         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1733         return nr_taken;
1734 }
1735
1736 /**
1737  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1738  * @page: page to isolate from its LRU list
1739  *
1740  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1741  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1742  *
1743  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1744  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1745  *
1746  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1747  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1748  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1749  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1750  *
1751  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1752  * found will be decremented.
1753  *
1754  * Restrictions:
1755  *
1756  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1757  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1758  *     without a stable reference).
1759  * (2) the lru_lock must not be held.
1760  * (3) interrupts must be enabled.
1761  */
1762 int isolate_lru_page(struct page *page)
1763 {
1764         int ret = -EBUSY;
1765
1766         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1767         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1768
1769         if (PageLRU(page)) {
1770                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1771                 struct lruvec *lruvec;
1772
1773                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1774                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1775                 if (PageLRU(page)) {
1776                         int lru = page_lru(page);
1777                         get_page(page);
1778                         ClearPageLRU(page);
1779                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1780                         ret = 0;
1781                 }
1782                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1783         }
1784         return ret;
1785 }
1786
1787 /*
1788  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1789  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1790  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1791  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1792  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1793  */
1794 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1795                 struct scan_control *sc)
1796 {
1797         unsigned long inactive, isolated;
1798
1799         if (current_is_kswapd())
1800                 return 0;
1801
1802         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1803                 return 0;
1804
1805         if (file) {
1806                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1807                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1808         } else {
1809                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1810                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1811         }
1812
1813         /*
1814          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1815          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1816          * deadlock.
1817          */
1818         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1819                 inactive >>= 3;
1820
1821         return isolated > inactive;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1826  *
1827  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1828  * processes, from rmap.
1829  *
1830  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1831  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1832  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1833  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1834  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1835  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1836  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1837  *
1838  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1839  * But we had to alter page->flags anyway.
1840  *
1841  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1842  */
1843
1844 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1845                                                      struct list_head *list)
1846 {
1847         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1848         int nr_pages, nr_moved = 0;
1849         LIST_HEAD(pages_to_free);
1850         struct page *page;
1851         enum lru_list lru;
1852
1853         while (!list_empty(list)) {
1854                 page = lru_to_page(list);
1855                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1856                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1857                         list_del(&page->lru);
1858                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1859                         putback_lru_page(page);
1860                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1861                         continue;
1862                 }
1863                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1864
1865                 SetPageLRU(page);
1866                 lru = page_lru(page);
1867
1868                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1869                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1870                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1871
1872                 if (put_page_testzero(page)) {
1873                         __ClearPageLRU(page);
1874                         __ClearPageActive(page);
1875                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1876
1877                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1878                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1879                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1880                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1881                         } else
1882                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1883                 } else {
1884                         nr_moved += nr_pages;
1885                 }
1886         }
1887
1888         /*
1889          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1890          */
1891         list_splice(&pages_to_free, list);
1892
1893         return nr_moved;
1894 }
1895
1896 /*
1897  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1898  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1899  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1900  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1901  */
1902 static int current_may_throttle(void)
1903 {
1904         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1905                 current->backing_dev_info == NULL ||
1906                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1907 }
1908
1909 /*
1910  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1911  * of reclaimed pages
1912  */
1913 static noinline_for_stack unsigned long
1914 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1915                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1916 {
1917         LIST_HEAD(page_list);
1918         unsigned long nr_scanned;
1919         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1920         unsigned long nr_taken;
1921         struct reclaim_stat stat;
1922         int file = is_file_lru(lru);
1923         enum vm_event_item item;
1924         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1925         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1926         bool stalled = false;
1927
1928         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1929                 if (stalled)
1930                         return 0;
1931
1932                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1933                 msleep(100);
1934                 stalled = true;
1935
1936                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1937                 if (fatal_signal_pending(current))
1938                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1939         }
1940
1941         lru_add_drain();
1942
1943         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1944
1945         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1946                                      &nr_scanned, sc, lru);
1947
1948         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1949         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1950
1951         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1952         if (!cgroup_reclaim(sc))
1953                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1954         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1955         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1956
1957         if (nr_taken == 0)
1958                 return 0;
1959
1960         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1961                                 &stat, false);
1962
1963         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1964
1965         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1966         if (!cgroup_reclaim(sc))
1967                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1968         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1969         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
1970         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
1971
1972         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
1973
1974         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1975
1976         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1977
1978         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1979         free_unref_page_list(&page_list);
1980
1981         /*
1982          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1983          * implies that flushers are not doing their job. This can
1984          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1985          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1986          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1987          * dirty pages grows not through writes but through memory
1988          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1989          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1990          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1991          */
1992         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1993                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1994
1995         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1996         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1997         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1998         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1999         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2000         sc->nr.taken += nr_taken;
2001         if (file)
2002                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2003
2004         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2005                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2006         return nr_reclaimed;
2007 }
2008
2009 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2010                                struct lruvec *lruvec,
2011                                struct scan_control *sc,
2012                                enum lru_list lru)
2013 {
2014         unsigned long nr_taken;
2015         unsigned long nr_scanned;
2016         unsigned long vm_flags;
2017         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2018         LIST_HEAD(l_active);
2019         LIST_HEAD(l_inactive);
2020         struct page *page;
2021         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2022         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2023         unsigned nr_rotated = 0;
2024         int file = is_file_lru(lru);
2025         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2026
2027         lru_add_drain();
2028
2029         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2030
2031         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2032                                      &nr_scanned, sc, lru);
2033
2034         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2035         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2036
2037         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2038         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2039
2040         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2041
2042         while (!list_empty(&l_hold)) {
2043                 cond_resched();
2044                 page = lru_to_page(&l_hold);
2045                 list_del(&page->lru);
2046
2047                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2048                         putback_lru_page(page);
2049                         continue;
2050                 }
2051
2052                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2053                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2054                                 if (page_has_private(page))
2055                                         try_to_release_page(page, 0);
2056                                 unlock_page(page);
2057                         }
2058                 }
2059
2060                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2061                                     &vm_flags)) {
2062                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2063                         /*
2064                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2065                          * give them one more trip around the active list. So
2066                          * that executable code get better chances to stay in
2067                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2068                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2069                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2070                          * so we ignore them here.
2071                          */
2072                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2073                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2074                                 continue;
2075                         }
2076                 }
2077
2078                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2079                 SetPageWorkingset(page);
2080                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2081         }
2082
2083         /*
2084          * Move pages back to the lru list.
2085          */
2086         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2087         /*
2088          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2089          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2090          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2091          * get_scan_count.
2092          */
2093         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2094
2095         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2096         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2097         /* Keep all free pages in l_active list */
2098         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2099
2100         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2101         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2102
2103         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2104         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2105
2106         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2107         free_unref_page_list(&l_active);
2108         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2109                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2110 }
2111
2112 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2113 {
2114         int nid = -1;
2115         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2116         LIST_HEAD(node_page_list);
2117         struct reclaim_stat dummy_stat;
2118         struct page *page;
2119         struct scan_control sc = {
2120                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2121                 .priority = DEF_PRIORITY,
2122                 .may_writepage = 1,
2123                 .may_unmap = 1,
2124                 .may_swap = 1,
2125         };
2126
2127         while (!list_empty(page_list)) {
2128                 page = lru_to_page(page_list);
2129                 if (nid == -1) {
2130                         nid = page_to_nid(page);
2131                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2132                 }
2133
2134                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2135                         ClearPageActive(page);
2136                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2137                         continue;
2138                 }
2139
2140                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2141                                                 NODE_DATA(nid),
2142                                                 &sc, 0,
2143                                                 &dummy_stat, false);
2144                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2145                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2146                         list_del(&page->lru);
2147                         putback_lru_page(page);
2148                 }
2149
2150                 nid = -1;
2151         }
2152
2153         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2154                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2155                                                 NODE_DATA(nid),
2156                                                 &sc, 0,
2157                                                 &dummy_stat, false);
2158                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2159                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2160                         list_del(&page->lru);
2161                         putback_lru_page(page);
2162                 }
2163         }
2164
2165         return nr_reclaimed;
2166 }
2167
2168 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2169                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2170 {
2171         if (is_active_lru(lru)) {
2172                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2173                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2174                 else
2175                         sc->skipped_deactivate = 1;
2176                 return 0;
2177         }
2178
2179         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2180 }
2181
2182 /*
2183  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2184  * to do too much work.
2185  *
2186  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2187  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2188  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2189  *
2190  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2191  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2192  *
2193  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2194  *
2195  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2196  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2197  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2198  *
2199  * total     target    max
2200  * memory    ratio     inactive
2201  * -------------------------------------
2202  *   10MB       1         5MB
2203  *  100MB       1        50MB
2204  *    1GB       3       250MB
2205  *   10GB      10       0.9GB
2206  *  100GB      31         3GB
2207  *    1TB     101        10GB
2208  *   10TB     320        32GB
2209  */
2210 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2211 {
2212         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2213         unsigned long inactive, active;
2214         unsigned long inactive_ratio;
2215         unsigned long gb;
2216
2217         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2218         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2219
2220         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2221         if (gb)
2222                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2223         else
2224                 inactive_ratio = 1;
2225
2226         return inactive * inactive_ratio < active;
2227 }
2228
2229 enum scan_balance {
2230         SCAN_EQUAL,
2231         SCAN_FRACT,
2232         SCAN_ANON,
2233         SCAN_FILE,
2234 };
2235
2236 /*
2237  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2238  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2239  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2240  * onto the active list instead of evict.
2241  *
2242  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2243  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2244  */
2245 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2246                            unsigned long *nr)
2247 {
2248         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2249         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2250         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2251         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2252         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2253         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2254         unsigned long anon_prio, file_prio;
2255         enum scan_balance scan_balance;
2256         unsigned long anon, file;
2257         unsigned long ap, fp;
2258         enum lru_list lru;
2259
2260         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2261         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2262                 scan_balance = SCAN_FILE;
2263                 goto out;
2264         }
2265
2266         /*
2267          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2268          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2269          * disable swapping for individual groups completely when
2270          * using the memory controller's swap limit feature would be
2271          * too expensive.
2272          */
2273         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2274                 scan_balance = SCAN_FILE;
2275                 goto out;
2276         }
2277
2278         /*
2279          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2280          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2281          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2282          */
2283         if (!sc->priority && swappiness) {
2284                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2285                 goto out;
2286         }
2287
2288         /*
2289          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2290          */
2291         if (sc->file_is_tiny) {
2292                 scan_balance = SCAN_ANON;
2293                 goto out;
2294         }
2295
2296         /*
2297          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2298          * anything from the anonymous working right now.
2299          */
2300         if (sc->cache_trim_mode) {
2301                 scan_balance = SCAN_FILE;
2302                 goto out;
2303         }
2304
2305         scan_balance = SCAN_FRACT;
2306
2307         /*
2308          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2309          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2310          */
2311         anon_prio = swappiness;
2312         file_prio = 200 - anon_prio;
2313
2314         /*
2315          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2316          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2317          * ratios to determine how valuable each cache is.
2318          *
2319          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2320          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2321          * up weighing recent references more than old ones.
2322          *
2323          * anon in [0], file in [1]
2324          */
2325
2326         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2327                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2328         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2329                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2330
2331         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2332         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2333                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2334                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2335         }
2336
2337         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2338                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2339                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2340         }
2341
2342         /*
2343          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2344          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2345          * each list that were recently referenced and in active use.
2346          */
2347         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2348         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2349
2350         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2351         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2352         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2353
2354         fraction[0] = ap;
2355         fraction[1] = fp;
2356         denominator = ap + fp + 1;
2357 out:
2358         for_each_evictable_lru(lru) {
2359                 int file = is_file_lru(lru);
2360                 unsigned long lruvec_size;
2361                 unsigned long scan;
2362                 unsigned long protection;
2363
2364                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2365                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2366                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2367
2368                 if (protection) {
2369                         /*
2370                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2371                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2372                          * setting.
2373                          *
2374                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2375                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2376                          * approach the memory protection threshold, to totally
2377                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2378                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2379                          * also means we simply get no protection at all if we
2380                          * set it too low, which is not ideal.
2381                          *
2382                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2383                          * pressure by how much of the total memory used is
2384                          * within protection thresholds.
2385                          *
2386                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2387                          * we skip over all groups that are within their low
2388                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2389                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2390                          * the best-effort low protection. However, we still
2391                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2392                          * that case instead of simply punishing them all
2393                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2394                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2395                          * again by how much of the total memory used is under
2396                          * hard protection.
2397                          */
2398                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2399
2400                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2401                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2402
2403                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2404                                 cgroup_size;
2405
2406                         /*
2407                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2408                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2409                          * sc->priority further than desirable.
2410                          */
2411                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2412                 } else {
2413                         scan = lruvec_size;
2414                 }
2415
2416                 scan >>= sc->priority;
2417
2418                 /*
2419                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2420                  * scrape out the remaining cache.
2421                  */
2422                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2423                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2424
2425                 switch (scan_balance) {
2426                 case SCAN_EQUAL:
2427                         /* Scan lists relative to size */
2428                         break;
2429                 case SCAN_FRACT:
2430                         /*
2431                          * Scan types proportional to swappiness and
2432                          * their relative recent reclaim efficiency.
2433                          * Make sure we don't miss the last page on
2434                          * the offlined memory cgroups because of a
2435                          * round-off error.
2436                          */
2437                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2438                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2439                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2440                                                   denominator);
2441                         break;
2442                 case SCAN_FILE:
2443                 case SCAN_ANON:
2444                         /* Scan one type exclusively */
2445                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2446                                 scan = 0;
2447                         break;
2448                 default:
2449                         /* Look ma, no brain */
2450                         BUG();
2451                 }
2452
2453                 nr[lru] = scan;
2454         }
2455 }
2456
2457 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2458 {
2459         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2460         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2461         unsigned long nr_to_scan;
2462         enum lru_list lru;
2463         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2464         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2465         struct blk_plug plug;
2466         bool scan_adjusted;
2467
2468         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2469
2470         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2471         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2472
2473         /*
2474          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2475          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2476          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2477          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2478          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2479          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2480          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2481          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2482          * dropped to zero at the first pass.
2483          */
2484         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2485                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2486
2487         blk_start_plug(&plug);
2488         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2489                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2490                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2491                 unsigned long nr_scanned;
2492
2493                 for_each_evictable_lru(lru) {
2494                         if (nr[lru]) {
2495                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2496                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2497
2498                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2499                                                             lruvec, sc);
2500                         }
2501                 }
2502
2503                 cond_resched();
2504
2505                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2506                         continue;
2507
2508                 /*
2509                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2510                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2511                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2512                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2513                  * proportional to the original scan target.
2514                  */
2515                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2516                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2517
2518                 /*
2519                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2520                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2521                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2522                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2523                  */
2524                 if (!nr_file || !nr_anon)
2525                         break;
2526
2527                 if (nr_file > nr_anon) {
2528                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2529                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2530                         lru = LRU_BASE;
2531                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2532                 } else {
2533                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2534                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2535                         lru = LRU_FILE;
2536                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2537                 }
2538
2539                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2540                 nr[lru] = 0;
2541                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2542
2543                 /*
2544                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2545                  * scan target and the percentage scanning already complete
2546                  */
2547                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2548                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2549                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2550                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2551
2552                 lru += LRU_ACTIVE;
2553                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2554                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2555                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2556
2557                 scan_adjusted = true;
2558         }
2559         blk_finish_plug(&plug);
2560         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2561
2562         /*
2563          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2564          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2565          */
2566         if (total_swap_pages && inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2567                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2568                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2569 }
2570
2571 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2572 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2573 {
2574         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2575                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2576                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2577                 return true;
2578
2579         return false;
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2584  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2585  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2586  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2587  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2588  */
2589 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2590                                         unsigned long nr_reclaimed,
2591                                         struct scan_control *sc)
2592 {
2593         unsigned long pages_for_compaction;
2594         unsigned long inactive_lru_pages;
2595         int z;
2596
2597         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2598         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2599                 return false;
2600
2601         /*
2602          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2603          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2604          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2605          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2606          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2607          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2608          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2609          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2610          */
2611         if (!nr_reclaimed)
2612                 return false;
2613
2614         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2615         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2616                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2617                 if (!managed_zone(zone))
2618                         continue;
2619
2620                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2621                 case COMPACT_SUCCESS:
2622                 case COMPACT_CONTINUE:
2623                         return false;
2624                 default:
2625                         /* check next zone */
2626                         ;
2627                 }
2628         }
2629
2630         /*
2631          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2632          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2633          */
2634         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2635         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2636         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2637                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2638
2639         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2640 }
2641
2642 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2643 {
2644         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2645         struct mem_cgroup *memcg;
2646
2647         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2648         do {
2649                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2650                 unsigned long reclaimed;
2651                 unsigned long scanned;
2652
2653                 switch (mem_cgroup_protected(target_memcg, memcg)) {
2654                 case MEMCG_PROT_MIN:
2655                         /*
2656                          * Hard protection.
2657                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2658                          */
2659                         continue;
2660                 case MEMCG_PROT_LOW:
2661                         /*
2662                          * Soft protection.
2663                          * Respect the protection only as long as
2664                          * there is an unprotected supply
2665                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2666                          */
2667                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2668                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2669                                 continue;
2670                         }
2671                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2672                         break;
2673                 case MEMCG_PROT_NONE:
2674                         /*
2675                          * All protection thresholds breached. We may
2676                          * still choose to vary the scan pressure
2677                          * applied based on by how much the cgroup in
2678                          * question has exceeded its protection
2679                          * thresholds (see get_scan_count).
2680                          */
2681                         break;
2682                 }
2683
2684                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2685                 scanned = sc->nr_scanned;
2686
2687                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2688
2689                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2690                             sc->priority);
2691
2692                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2693                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2694                            sc->nr_scanned - scanned,
2695                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2696
2697         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2698 }
2699
2700 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2701 {
2702         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2703         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2704         struct lruvec *target_lruvec;
2705         bool reclaimable = false;
2706         unsigned long file;
2707
2708         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2709
2710 again:
2711         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2712
2713         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2714         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2715
2716         /*
2717          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2718          * and file LRU lists.
2719          */
2720         if (!sc->force_deactivate) {
2721                 unsigned long refaults;
2722
2723                 if (inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2724                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2725                 else
2726                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2727
2728                 /*
2729                  * When refaults are being observed, it means a new
2730                  * workingset is being established. Deactivate to get
2731                  * rid of any stale active pages quickly.
2732                  */
2733                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2734                                              WORKINGSET_ACTIVATE);
2735                 if (refaults != target_lruvec->refaults ||
2736                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2737                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2738                 else
2739                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2740         } else
2741                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2742
2743         /*
2744          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2745          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2746          * anonymous pages.
2747          */
2748         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2749         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2750                 sc->cache_trim_mode = 1;
2751         else
2752                 sc->cache_trim_mode = 0;
2753
2754         /*
2755          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2756          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2757          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2758          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2759          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2760          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2761          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2762          */
2763         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2764                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2765                 unsigned long free, anon;
2766                 int z;
2767
2768                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2769                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2770                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2771
2772                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2773                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2774                         if (!managed_zone(zone))
2775                                 continue;
2776
2777                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2778                 }
2779
2780                 /*
2781                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2782                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2783                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2784                  */
2785                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2786
2787                 sc->file_is_tiny =
2788                         file + free <= total_high_wmark &&
2789                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2790                         anon >> sc->priority;
2791         }
2792
2793         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
2794
2795         if (reclaim_state) {
2796                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2797                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2798         }
2799
2800         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2801         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2802                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
2803                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2804
2805         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2806                 reclaimable = true;
2807
2808         if (current_is_kswapd()) {
2809                 /*
2810                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2811                  * it implies that the long-lived page allocation rate
2812                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
2813                  * global limits are not being effective at throttling
2814                  * processes due to the page distribution throughout
2815                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
2816                  * device. The only option is to throttle from reclaim
2817                  * context which is not ideal as there is no guarantee
2818                  * the dirtying process is throttled in the same way
2819                  * balance_dirty_pages() manages.
2820                  *
2821                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2822                  * count the number of pages under pages flagged for
2823                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
2824                  * in the nr_immediate check below.
2825                  */
2826                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2827                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2828
2829                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2830                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2831                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2832
2833                 /*
2834                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2835                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2836                  * implies that pages are cycling through the LRU
2837                  * faster than they are written so also forcibly stall.
2838                  */
2839                 if (sc->nr.immediate)
2840                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2841         }
2842
2843         /*
2844          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
2845          * scanned were backed by a congested BDI and
2846          * wait_iff_congested will stall.
2847          *
2848          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2849          * stalling in wait_iff_congested().
2850          */
2851         if ((current_is_kswapd() ||
2852              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
2853             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2854                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
2855
2856         /*
2857          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2858          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2859          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2860          * the LRU too quickly.
2861          */
2862         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
2863             !sc->hibernation_mode &&
2864             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
2865                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2866
2867         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2868                                     sc))
2869                 goto again;
2870
2871         /*
2872          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2873          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2874          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2875          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2876          */
2877         if (reclaimable)
2878                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2879
2880         return reclaimable;
2881 }
2882
2883 /*
2884  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2885  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2886  * should reclaim first.
2887  */
2888 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2889 {
2890         unsigned long watermark;
2891         enum compact_result suitable;
2892
2893         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2894         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2895                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2896                 return true;
2897         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2898                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2899                 return false;
2900
2901         /*
2902          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2903          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2904          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2905          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2906          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2907          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2908          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2909          */
2910         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2911
2912         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2913 }
2914
2915 /*
2916  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2917  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2918  * request.
2919  *
2920  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2921  * scan then give up on it.
2922  */
2923 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2924 {
2925         struct zoneref *z;
2926         struct zone *zone;
2927         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2928         unsigned long nr_soft_scanned;
2929         gfp_t orig_mask;
2930         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2931
2932         /*
2933          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2934          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2935          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2936          */
2937         orig_mask = sc->gfp_mask;
2938         if (buffer_heads_over_limit) {
2939                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2940                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2941         }
2942
2943         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2944                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2945                 /*
2946                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2947                  * to global LRU.
2948                  */
2949                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2950                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2951                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2952                                 continue;
2953
2954                         /*
2955                          * If we already have plenty of memory free for
2956                          * compaction in this zone, don't free any more.
2957                          * Even though compaction is invoked for any
2958                          * non-zero order, only frequent costly order
2959                          * reclamation is disruptive enough to become a
2960                          * noticeable problem, like transparent huge
2961                          * page allocations.
2962                          */
2963                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2964                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2965                             compaction_ready(zone, sc)) {
2966                                 sc->compaction_ready = true;
2967                                 continue;
2968                         }
2969
2970                         /*
2971                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2972                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2973                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2974                          * the user prefers lower zones being preserved.
2975                          */
2976                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2977                                 continue;
2978
2979                         /*
2980                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2981                          * and returns the number of reclaimed pages and
2982                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2983                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2984                          */
2985                         nr_soft_scanned = 0;
2986                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2987                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2988                                                 &nr_soft_scanned);
2989                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2990                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2991                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2992                 }
2993
2994                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2995                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2996                         continue;
2997                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2998                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2999         }
3000
3001         /*
3002          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3003          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3004          */
3005         sc->gfp_mask = orig_mask;
3006 }
3007
3008 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3009 {
3010         struct lruvec *target_lruvec;
3011         unsigned long refaults;
3012
3013         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3014         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3015         target_lruvec->refaults = refaults;
3016 }
3017
3018 /*
3019  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3020  *
3021  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3022  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3023  *
3024  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3025  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3026  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3027  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3028  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3029  * work, and the allocation attempt will fail.
3030  *
3031  * returns:     0, if no pages reclaimed
3032  *              else, the number of pages reclaimed
3033  */
3034 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3035                                           struct scan_control *sc)
3036 {
3037         int initial_priority = sc->priority;
3038         pg_data_t *last_pgdat;
3039         struct zoneref *z;
3040         struct zone *zone;
3041 retry:
3042         delayacct_freepages_start();
3043
3044         if (!cgroup_reclaim(sc))
3045                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3046
3047         do {
3048                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3049                                 sc->priority);
3050                 sc->nr_scanned = 0;
3051                 shrink_zones(zonelist, sc);
3052
3053                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3054                         break;
3055
3056                 if (sc->compaction_ready)
3057                         break;
3058
3059                 /*
3060                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3061                  * writepage even in laptop mode.
3062                  */
3063                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3064                         sc->may_writepage = 1;
3065         } while (--sc->priority >= 0);
3066
3067         last_pgdat = NULL;
3068         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3069                                         sc->nodemask) {
3070                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3071                         continue;
3072                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3073
3074                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3075
3076                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3077                         struct lruvec *lruvec;
3078
3079                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3080                                                    zone->zone_pgdat);
3081                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3082                 }
3083         }
3084
3085         delayacct_freepages_end();
3086
3087         if (sc->nr_reclaimed)
3088                 return sc->nr_reclaimed;
3089
3090         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3091         if (sc->compaction_ready)
3092                 return 1;
3093
3094         /*
3095          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3096          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3097          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3098          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3099          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3100          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3101          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3102          */
3103         if (sc->skipped_deactivate) {
3104                 sc->priority = initial_priority;
3105                 sc->force_deactivate = 1;
3106                 sc->skipped_deactivate = 0;
3107                 goto retry;
3108         }
3109
3110         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3111         if (sc->memcg_low_skipped) {
3112                 sc->priority = initial_priority;
3113                 sc->force_deactivate = 0;
3114                 sc->skipped_deactivate = 0;
3115                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3116                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3117                 goto retry;
3118         }
3119
3120         return 0;
3121 }
3122
3123 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3124 {
3125         struct zone *zone;
3126         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3127         unsigned long free_pages = 0;
3128         int i;
3129         bool wmark_ok;
3130
3131         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3132                 return true;
3133
3134         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3135                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3136                 if (!managed_zone(zone))
3137                         continue;
3138
3139                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3140                         continue;
3141
3142                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3143                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3144         }
3145
3146         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3147         if (!pfmemalloc_reserve)
3148                 return true;
3149
3150         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3151
3152         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3153         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3154                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3155                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3156                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3157         }
3158
3159         return wmark_ok;
3160 }
3161
3162 /*
3163  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3164  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3165  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3166  * when the low watermark is reached.
3167  *
3168  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3169  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3170  */
3171 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3172                                         nodemask_t *nodemask)
3173 {
3174         struct zoneref *z;
3175         struct zone *zone;
3176         pg_data_t *pgdat = NULL;
3177
3178         /*
3179          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3180          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3181          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3182          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3183          * processes to block on log_wait_commit().
3184          */
3185         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3186                 goto out;
3187
3188         /*
3189          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3190          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3191          */
3192         if (fatal_signal_pending(current))
3193                 goto out;
3194
3195         /*
3196          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3197          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3198          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3199          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3200          *
3201          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3202          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3203          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3204          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3205          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3206          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3207          * should make reasonable progress.
3208          */
3209         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3210                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3211                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3212                         continue;
3213
3214                 /* Throttle based on the first usable node */
3215                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3216                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3217                         goto out;
3218                 break;
3219         }
3220
3221         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3222         if (!pgdat)
3223                 goto out;
3224
3225         /* Account for the throttling */
3226         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3227
3228         /*
3229          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3230          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3231          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3232          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3233          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3234          * second before continuing.
3235          */
3236         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3237                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3238                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3239
3240                 goto check_pending;
3241         }
3242
3243         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3244         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3245                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3246
3247 check_pending:
3248         if (fatal_signal_pending(current))
3249                 return true;
3250
3251 out:
3252         return false;
3253 }
3254
3255 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3256                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3257 {
3258         unsigned long nr_reclaimed;
3259         struct scan_control sc = {
3260                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3261                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3262                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3263                 .order = order,
3264                 .nodemask = nodemask,
3265                 .priority = DEF_PRIORITY,
3266                 .may_writepage = !laptop_mode,
3267                 .may_unmap = 1,
3268                 .may_swap = 1,
3269         };
3270
3271         /*
3272          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3273          * Confirm they are large enough for max values.
3274          */
3275         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3276         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3277         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3278
3279         /*
3280          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3281          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3282          * point.
3283          */
3284         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3285                 return 1;
3286
3287         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3288         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3289
3290         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3291
3292         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3293         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3294
3295         return nr_reclaimed;
3296 }
3297
3298 #ifdef CONFIG_MEMCG
3299
3300 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3301 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3302                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3303                                                 pg_data_t *pgdat,
3304                                                 unsigned long *nr_scanned)
3305 {
3306         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3307         struct scan_control sc = {
3308                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3309                 .target_mem_cgroup = memcg,
3310                 .may_writepage = !laptop_mode,
3311                 .may_unmap = 1,
3312                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3313                 .may_swap = !noswap,
3314         };
3315
3316         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3317
3318         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3319                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3320
3321         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3322                                                       sc.gfp_mask);
3323
3324         /*
3325          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3326          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3327          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3328          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3329          * the priority and make it zero.
3330          */
3331         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3332
3333         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3334
3335         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3336
3337         return sc.nr_reclaimed;
3338 }
3339
3340 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3341                                            unsigned long nr_pages,
3342                                            gfp_t gfp_mask,
3343                                            bool may_swap)
3344 {
3345         struct zonelist *zonelist;
3346         unsigned long nr_reclaimed;
3347         unsigned long pflags;
3348         int nid;
3349         unsigned int noreclaim_flag;
3350         struct scan_control sc = {
3351                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3352                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3353                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3354                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3355                 .target_mem_cgroup = memcg,
3356                 .priority = DEF_PRIORITY,
3357                 .may_writepage = !laptop_mode,
3358                 .may_unmap = 1,
3359                 .may_swap = may_swap,
3360         };
3361
3362         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3363         /*
3364          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3365          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3366          * scan does not need to be the current node.
3367          */
3368         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3369
3370         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3371
3372         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3373
3374         psi_memstall_enter(&pflags);
3375         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3376
3377         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3378
3379         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3380         psi_memstall_leave(&pflags);
3381
3382         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3383         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3384
3385         return nr_reclaimed;
3386 }
3387 #endif
3388
3389 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3390                                 struct scan_control *sc)
3391 {
3392         struct mem_cgroup *memcg;
3393         struct lruvec *lruvec;
3394
3395         if (!total_swap_pages)
3396                 return;
3397
3398         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3399         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3400                 return;
3401
3402         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3403         do {
3404                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3405                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3406                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3407                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3408         } while (memcg);
3409 }
3410
3411 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3412 {
3413         int i;
3414         struct zone *zone;
3415
3416         /*
3417          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3418          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3419          * should not be checked at the time time as reclaim would
3420          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3421          * zone is balanced.
3422          */
3423         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3424                 zone = pgdat->node_zones + i;
3425                 if (!managed_zone(zone))
3426                         continue;
3427
3428                 if (zone->watermark_boost)
3429                         return true;
3430         }
3431
3432         return false;
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3437  * and classzone_idx
3438  */
3439 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3440 {
3441         int i;
3442         unsigned long mark = -1;
3443         struct zone *zone;
3444
3445         /*
3446          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3447          * meet watermarks.
3448          */
3449         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3450                 zone = pgdat->node_zones + i;
3451
3452                 if (!managed_zone(zone))
3453                         continue;
3454
3455                 mark = high_wmark_pages(zone);
3456                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3457                         return true;
3458         }
3459
3460         /*
3461          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3462          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3463          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3464          */
3465         if (mark == -1)
3466                 return true;
3467
3468         return false;
3469 }
3470
3471 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3472 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3473 {
3474         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3475
3476         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3477         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3478         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3479 }
3480
3481 /*
3482  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3483  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3484  *
3485  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3486  */
3487 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3488 {
3489         /*
3490          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3491          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3492          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3493          * throttled. There is also a potential race if processes get
3494          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3495          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3496          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3497          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3498          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3499          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3500          * that here we are under prepare_to_wait().
3501          */
3502         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3503                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3504
3505         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3506         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3507                 return true;
3508
3509         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3510                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3511                 return true;
3512         }
3513
3514         return false;
3515 }
3516
3517 /*
3518  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3519  * zone that is currently unbalanced.
3520  *
3521  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3522  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3523  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3524  */
3525 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3526                                struct scan_control *sc)
3527 {
3528         struct zone *zone;
3529         int z;
3530
3531         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3532         sc->nr_to_reclaim = 0;
3533         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3534                 zone = pgdat->node_zones + z;
3535                 if (!managed_zone(zone))
3536                         continue;
3537
3538                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3539         }
3540
3541         /*
3542          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3543          * now pressure is applied based on node LRU order.
3544          */
3545         shrink_node(pgdat, sc);
3546
3547         /*
3548          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3549          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3550          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3551          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3552          * can direct reclaim/compact.
3553          */
3554         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3555                 sc->order = 0;
3556
3557         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3558 }
3559
3560 /*
3561  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3562  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3563  * balanced.
3564  *
3565  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3566  *
3567  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3568  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3569  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3570  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3571  * balanced.
3572  */
3573 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3574 {
3575         int i;
3576         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3577         unsigned long nr_soft_scanned;
3578         unsigned long pflags;
3579         unsigned long nr_boost_reclaim;
3580         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3581         bool boosted;
3582         struct zone *zone;
3583         struct scan_control sc = {
3584                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3585                 .order = order,
3586                 .may_unmap = 1,
3587         };
3588
3589         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3590         psi_memstall_enter(&pflags);
3591         __fs_reclaim_acquire();
3592
3593         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3594
3595         /*
3596          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3597          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3598          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3599          */
3600         nr_boost_reclaim = 0;
3601         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3602                 zone = pgdat->node_zones + i;
3603                 if (!managed_zone(zone))
3604                         continue;
3605
3606                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3607                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3608         }
3609         boosted = nr_boost_reclaim;
3610
3611 restart:
3612         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3613         do {
3614                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3615                 bool raise_priority = true;
3616                 bool balanced;
3617                 bool ret;
3618
3619                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3620
3621                 /*
3622                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3623                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3624                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3625                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3626                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3627                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3628                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3629                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3630                  */
3631                 if (buffer_heads_over_limit) {
3632                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3633                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3634                                 if (!managed_zone(zone))
3635                                         continue;
3636
3637                                 sc.reclaim_idx = i;
3638                                 break;
3639                         }
3640                 }
3641
3642                 /*
3643                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3644                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3645                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3646                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3647                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3648                  */
3649                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3650                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3651                         nr_boost_reclaim = 0;
3652                         goto restart;
3653                 }
3654
3655                 /*
3656                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3657                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3658                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3659                  */
3660                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3661                         goto out;
3662
3663                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3664                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3665                         raise_priority = false;
3666
3667                 /*
3668                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3669                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3670                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3671                  * reclaim will be aborted.
3672                  */
3673                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3674                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3675
3676                 /*
3677                  * Do some background aging of the anon list, to give
3678                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3679                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3680                  * about consistent aging.
3681                  */
3682                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3683
3684                 /*
3685                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3686                  * even in laptop mode.
3687                  */
3688                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3689                         sc.may_writepage = 1;
3690
3691                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3692                 sc.nr_scanned = 0;
3693                 nr_soft_scanned = 0;
3694                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3695                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3696                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3697
3698                 /*
3699                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3700                  * enough pages are already being scanned that that high
3701                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3702                  */
3703                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3704                         raise_priority = false;
3705
3706                 /*
3707                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3708                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3709                  * able to safely make forward progress. Wake them
3710                  */
3711                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3712                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3713                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3714
3715                 /* Check if kswapd should be suspending */
3716                 __fs_reclaim_release();
3717                 ret = try_to_freeze();
3718                 __fs_reclaim_acquire();
3719                 if (ret || kthread_should_stop())
3720                         break;
3721
3722                 /*
3723                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3724                  * progress in reclaiming pages
3725                  */
3726                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3727                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3728
3729                 /*
3730                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3731                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3732                  * extreme circumstances.
3733                  */
3734                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3735                         break;
3736
3737                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3738                         sc.priority--;
3739         } while (sc.priority >= 1);
3740
3741         if (!sc.nr_reclaimed)
3742                 pgdat->kswapd_failures++;
3743
3744 out:
3745         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3746         if (boosted) {
3747                 unsigned long flags;
3748
3749                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3750                         if (!zone_boosts[i])
3751                                 continue;
3752
3753                         /* Increments are under the zone lock */
3754                         zone = pgdat->node_zones + i;
3755                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3756                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3757                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3758                 }
3759
3760                 /*
3761                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3762                  * pageblocks.
3763                  */
3764                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3765         }
3766
3767         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3768         __fs_reclaim_release();
3769         psi_memstall_leave(&pflags);
3770         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3771
3772         /*
3773          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3774          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3775          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3776          * remain at the higher level.
3777          */
3778         return sc.order;
3779 }
3780
3781 /*
3782  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3783  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3784  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3785  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3786  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3787  */
3788 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3789                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3790 {
3791         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3792                 return prev_classzone_idx;
3793         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3794 }
3795
3796 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3797                                 unsigned int classzone_idx)
3798 {
3799         long remaining = 0;
3800         DEFINE_WAIT(wait);
3801
3802         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3803                 return;
3804
3805         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3806
3807         /*
3808          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3809          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3810          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3811          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3812          * succeed.
3813          */
3814         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3815                 /*
3816                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3817                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3818                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3819                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3820                  */
3821                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3822
3823                 /*
3824                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3825                  * allocation of the requested order possible.
3826                  */
3827                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3828
3829                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3830
3831                 /*
3832                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3833                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3834                  * the previous request that slept prematurely.
3835                  */
3836                 if (remaining) {
3837                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3838                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3839                 }
3840
3841                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3842                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3843         }
3844
3845         /*
3846          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3847          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3848          */
3849         if (!remaining &&
3850             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3851                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3852
3853                 /*
3854                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3855                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3856                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3857                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3858                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3859                  * them before going back to sleep.
3860                  */
3861                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3862
3863                 if (!kthread_should_stop())
3864                         schedule();
3865
3866                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3867         } else {
3868                 if (remaining)
3869                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3870                 else
3871                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3872         }
3873         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3874 }
3875
3876 /*
3877  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3878  * from the init process.
3879  *
3880  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3881  * free memory available even if there is no other activity
3882  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3883  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3884  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3885  *
3886  * If there are applications that are active memory-allocators
3887  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3888  */
3889 static int kswapd(void *p)
3890 {
3891         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3892         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3893         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3894         struct task_struct *tsk = current;
3895         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3896
3897         if (!cpumask_empty(cpumask))
3898                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3899
3900         /*
3901          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3902          * and that if we need more memory we should get access to it
3903          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3904          * never get caught in the normal page freeing logic.
3905          *
3906          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3907          * you need a small amount of memory in order to be able to
3908          * page out something else, and this flag essentially protects
3909          * us from recursively trying to free more memory as we're
3910          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3911          */
3912         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3913         set_freezable();
3914
3915         pgdat->kswapd_order = 0;
3916         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3917         for ( ; ; ) {
3918                 bool ret;
3919
3920                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3921                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3922
3923 kswapd_try_sleep:
3924                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3925                                         classzone_idx);
3926
3927                 /* Read the new order and classzone_idx */
3928                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3929                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3930                 pgdat->kswapd_order = 0;
3931                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3932
3933                 ret = try_to_freeze();
3934                 if (kthread_should_stop())
3935                         break;
3936
3937                 /*
3938                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3939                  * after returning from the refrigerator
3940                  */
3941                 if (ret)
3942                         continue;
3943
3944                 /*
3945                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3946                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3947                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3948                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3949                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3950                  * request (alloc_order).
3951                  */
3952                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3953                                                 alloc_order);
3954                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3955                 if (reclaim_order < alloc_order)
3956                         goto kswapd_try_sleep;
3957         }
3958
3959         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3960
3961         return 0;
3962 }
3963
3964 /*
3965  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3966  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3967  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3968  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3969  * needed.
3970  */
3971 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3972                    enum zone_type classzone_idx)
3973 {
3974         pg_data_t *pgdat;
3975
3976         if (!managed_zone(zone))
3977                 return;
3978
3979         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3980                 return;
3981         pgdat = zone->zone_pgdat;
3982
3983         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3984                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3985         else
3986                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3987                                                   classzone_idx);
3988         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3989         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3990                 return;
3991
3992         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3993         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3994             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3995              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3996                 /*
3997                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3998                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3999                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4000                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4001                  * ratelimit its work.
4002                  */
4003                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4004                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
4005                 return;
4006         }
4007
4008         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
4009                                       gfp_flags);
4010         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4011 }
4012
4013 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4014 /*
4015  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4016  * freed pages.
4017  *
4018  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4019  * LRU order by reclaiming preferentially
4020  * inactive > active > active referenced > active mapped
4021  */
4022 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4023 {
4024         struct scan_control sc = {
4025                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4026                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4027                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4028                 .priority = DEF_PRIORITY,
4029                 .may_writepage = 1,
4030                 .may_unmap = 1,
4031                 .may_swap = 1,
4032                 .hibernation_mode = 1,
4033         };
4034         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4035         unsigned long nr_reclaimed;
4036         unsigned int noreclaim_flag;
4037
4038         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4039         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4040         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4041
4042         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4043
4044         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4045         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4046         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4047
4048         return nr_reclaimed;
4049 }
4050 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4051
4052 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4053    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4054    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4055    restore their cpu bindings. */
4056 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4057 {
4058         int nid;
4059
4060         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4061                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4062                 const struct cpumask *mask;
4063
4064                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4065
4066                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4067                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4068                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4069         }
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 /*
4074  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4075  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4076  */
4077 int kswapd_run(int nid)
4078 {
4079         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4080         int ret = 0;
4081
4082         if (pgdat->kswapd)
4083                 return 0;
4084
4085         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4086         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4087                 /* failure at boot is fatal */
4088                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4089                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4090                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4091                 pgdat->kswapd = NULL;
4092         }
4093         return ret;
4094 }
4095
4096 /*
4097  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4098  * hold mem_hotplug_begin/end().
4099  */
4100 void kswapd_stop(int nid)
4101 {
4102         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4103
4104         if (kswapd) {
4105                 kthread_stop(kswapd);
4106                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4107         }
4108 }
4109
4110 static int __init kswapd_init(void)
4111 {
4112         int nid, ret;
4113
4114         swap_setup();
4115         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4116                 kswapd_run(nid);
4117         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4118                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4119                                         NULL);
4120         WARN_ON(ret < 0);
4121         return 0;
4122 }
4123
4124 module_init(kswapd_init)
4125
4126 #ifdef CONFIG_NUMA
4127 /*
4128  * Node reclaim mode
4129  *
4130  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4131  * the watermarks.
4132  */
4133 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4134
4135 #define RECLAIM_OFF 0
4136 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4137 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4138 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4139
4140 /*
4141  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4142  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4143  * a zone.
4144  */
4145 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4146
4147 /*
4148  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4149  * occur.
4150  */
4151 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4152
4153 /*
4154  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4155  * slab reclaim needs to occur.
4156  */
4157 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4158
4159 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4160 {
4161         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4162         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4163                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4164
4165         /*
4166          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4167          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4168          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4169          */
4170         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4171 }
4172
4173 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4174 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4175 {
4176         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4177         unsigned long delta = 0;
4178
4179         /*
4180          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4181          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4182          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4183          * a better estimate
4184          */
4185         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4186                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4187         else
4188                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4189
4190         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4191         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4192                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4193
4194         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4195         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4196                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4197
4198         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4199 }
4200
4201 /*
4202  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4203  */
4204 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4205 {
4206         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4207         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4208         struct task_struct *p = current;
4209         unsigned int noreclaim_flag;
4210         struct scan_control sc = {
4211                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4212                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4213                 .order = order,
4214                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4215                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4216                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4217                 .may_swap = 1,
4218                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4219         };
4220
4221         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4222                                            sc.gfp_mask);
4223
4224         cond_resched();
4225         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4226         /*
4227          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4228          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4229          * and RECLAIM_UNMAP.
4230          */
4231         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4232         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4233         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4234
4235         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4236                 /*
4237                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4238                  * priorities until we have enough memory freed.
4239                  */
4240                 do {
4241                         shrink_node(pgdat, &sc);
4242                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4243         }
4244
4245         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4246         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4247         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4248         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4249
4250         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4251
4252         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4253 }
4254
4255 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4256 {
4257         int ret;
4258
4259         /*
4260          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4261          * slab pages if we are over the defined limits.
4262          *
4263          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4264          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4265          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4266          * if less than a specified percentage of the node is used by
4267          * unmapped file backed pages.
4268          */
4269         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4270             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4271                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4272
4273         /*
4274          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4275          */
4276         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4277                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4278
4279         /*
4280          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4281          * have associated processors. This will favor the local processor
4282          * over remote processors and spread off node memory allocations
4283          * as wide as possible.
4284          */
4285         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4286                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4287
4288         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4289                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4290
4291         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4292         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4293
4294         if (!ret)
4295                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4296
4297         return ret;
4298 }
4299 #endif
4300
4301 /*
4302  * page_evictable - test whether a page is evictable
4303  * @page: the page to test
4304  *
4305  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4306  * lists vs unevictable list.
4307  *
4308  * Reasons page might not be evictable:
4309  * (1) page's mapping marked unevictable
4310  * (2) page is part of an mlocked VMA
4311  *
4312  */
4313 int page_evictable(struct page *page)
4314 {
4315         int ret;
4316
4317         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4318         rcu_read_lock();
4319         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4320         rcu_read_unlock();
4321         return ret;
4322 }
4323
4324 /**
4325  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4326  * appropriate zone lru list
4327  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4328  *
4329  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4330  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4331  * should be only used for lru pages.
4332  */
4333 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4334 {
4335         struct lruvec *lruvec;
4336         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4337         int pgscanned = 0;
4338         int pgrescued = 0;
4339         int i;
4340
4341         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4342                 struct page *page = pvec->pages[i];
4343                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4344
4345                 pgscanned++;
4346                 if (pagepgdat != pgdat) {
4347                         if (pgdat)
4348                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4349                         pgdat = pagepgdat;
4350                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4351                 }
4352                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4353
4354                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4355                         continue;
4356
4357                 if (page_evictable(page)) {
4358                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4359
4360                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4361                         ClearPageUnevictable(page);
4362                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4363                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4364                         pgrescued++;
4365                 }
4366         }
4367
4368         if (pgdat) {
4369                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4370                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4371                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4372         }
4373 }
4374 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);