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