Merge tag 'efi-urgent' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mfleming...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/balloon_compaction.h>
55
56 #include "internal.h"
57
58 #define CREATE_TRACE_POINTS
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct scan_control {
62         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
63         unsigned long nr_to_reclaim;
64
65         /* This context's GFP mask */
66         gfp_t gfp_mask;
67
68         /* Allocation order */
69         int order;
70
71         /*
72          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
73          * are scanned.
74          */
75         nodemask_t      *nodemask;
76
77         /*
78          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
79          * primary target of this reclaim invocation.
80          */
81         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
82
83         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
84         int priority;
85
86         unsigned int may_writepage:1;
87
88         /* Can mapped pages be reclaimed? */
89         unsigned int may_unmap:1;
90
91         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
92         unsigned int may_swap:1;
93
94         /* Can cgroups be reclaimed below their normal consumption range? */
95         unsigned int may_thrash:1;
96
97         unsigned int hibernation_mode:1;
98
99         /* One of the zones is ready for compaction */
100         unsigned int compaction_ready:1;
101
102         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
103         unsigned long nr_scanned;
104
105         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
106         unsigned long nr_reclaimed;
107 };
108
109 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
110
111 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
112 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
113         do {                                                            \
114                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
115                         struct page *prev;                              \
116                                                                         \
117                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
118                         prefetch(&prev->_field);                        \
119                 }                                                       \
120         } while (0)
121 #else
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
123 #endif
124
125 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
126 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
127         do {                                                            \
128                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
129                         struct page *prev;                              \
130                                                                         \
131                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
132                         prefetchw(&prev->_field);                       \
133                 }                                                       \
134         } while (0)
135 #else
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
137 #endif
138
139 /*
140  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
141  */
142 int vm_swappiness = 60;
143 /*
144  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
145  * zones.
146  */
147 unsigned long vm_total_pages;
148
149 static LIST_HEAD(shrinker_list);
150 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
151
152 #ifdef CONFIG_MEMCG
153 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
154 {
155         return !sc->target_mem_cgroup;
156 }
157 #else
158 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
159 {
160         return true;
161 }
162 #endif
163
164 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
165 {
166         int nr;
167
168         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
169              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
170
171         if (get_nr_swap_pages() > 0)
172                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
173                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
174
175         return nr;
176 }
177
178 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
179 {
180         return zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED) <
181                 zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
182 }
183
184 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
185 {
186         if (!mem_cgroup_disabled())
187                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
188
189         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
190 }
191
192 /*
193  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
194  */
195 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
198
199         /*
200          * If we only have one possible node in the system anyway, save
201          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
202          * will save memory and some small loop time later.
203          */
204         if (nr_node_ids == 1)
205                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
206
207         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
208                 size *= nr_node_ids;
209
210         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
211         if (!shrinker->nr_deferred)
212                 return -ENOMEM;
213
214         down_write(&shrinker_rwsem);
215         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return 0;
218 }
219 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
220
221 /*
222  * Remove one
223  */
224 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
225 {
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         list_del(&shrinker->list);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229         kfree(shrinker->nr_deferred);
230 }
231 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
232
233 #define SHRINK_BATCH 128
234
235 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
236                                     struct shrinker *shrinker,
237                                     unsigned long nr_scanned,
238                                     unsigned long nr_eligible)
239 {
240         unsigned long freed = 0;
241         unsigned long long delta;
242         long total_scan;
243         long freeable;
244         long nr;
245         long new_nr;
246         int nid = shrinkctl->nid;
247         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
248                                           : SHRINK_BATCH;
249
250         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
251         if (freeable == 0)
252                 return 0;
253
254         /*
255          * copy the current shrinker scan count into a local variable
256          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
257          * don't also do this scanning work.
258          */
259         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
260
261         total_scan = nr;
262         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
263         delta *= freeable;
264         do_div(delta, nr_eligible + 1);
265         total_scan += delta;
266         if (total_scan < 0) {
267                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
268                        shrinker->scan_objects, total_scan);
269                 total_scan = freeable;
270         }
271
272         /*
273          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
274          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
275          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
276          * nr being built up so when a shrink that can do some work
277          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
278          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
279          * memory.
280          *
281          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
282          * a large delta change is calculated directly.
283          */
284         if (delta < freeable / 4)
285                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
286
287         /*
288          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
289          * never try to free more than twice the estimate number of
290          * freeable entries.
291          */
292         if (total_scan > freeable * 2)
293                 total_scan = freeable * 2;
294
295         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
296                                    nr_scanned, nr_eligible,
297                                    freeable, delta, total_scan);
298
299         /*
300          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
301          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
302          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
303          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
304          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
305          * objects spread over several slabs with usage less than the
306          * batch_size.
307          *
308          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
309          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
310          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
311          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
312          * possible.
313          */
314         while (total_scan >= batch_size ||
315                total_scan >= freeable) {
316                 unsigned long ret;
317                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
318
319                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
320                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
321                 if (ret == SHRINK_STOP)
322                         break;
323                 freed += ret;
324
325                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
326                 total_scan -= nr_to_scan;
327
328                 cond_resched();
329         }
330
331         /*
332          * move the unused scan count back into the shrinker in a
333          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
334          * scan, there is no need to do an update.
335          */
336         if (total_scan > 0)
337                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
338                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
339         else
340                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
341
342         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
343         return freed;
344 }
345
346 /**
347  * shrink_slab - shrink slab caches
348  * @gfp_mask: allocation context
349  * @nid: node whose slab caches to target
350  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
351  * @nr_scanned: pressure numerator
352  * @nr_eligible: pressure denominator
353  *
354  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
355  *
356  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
357  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
358  *
359  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
360  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
361  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise all shrinkers
362  * are called, and memcg aware shrinkers are supposed to scan the
363  * global list then.
364  *
365  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
366  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
367  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
368  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
369  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
370  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
371  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
372  *
373  * Returns the number of reclaimed slab objects.
374  */
375 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
376                                  struct mem_cgroup *memcg,
377                                  unsigned long nr_scanned,
378                                  unsigned long nr_eligible)
379 {
380         struct shrinker *shrinker;
381         unsigned long freed = 0;
382
383         if (memcg && !memcg_kmem_is_active(memcg))
384                 return 0;
385
386         if (nr_scanned == 0)
387                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
388
389         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
390                 /*
391                  * If we would return 0, our callers would understand that we
392                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
393                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
394                  * time.
395                  */
396                 freed = 1;
397                 goto out;
398         }
399
400         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
401                 struct shrink_control sc = {
402                         .gfp_mask = gfp_mask,
403                         .nid = nid,
404                         .memcg = memcg,
405                 };
406
407                 if (memcg && !(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
408                         continue;
409
410                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
411                         sc.nid = 0;
412
413                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
414         }
415
416         up_read(&shrinker_rwsem);
417 out:
418         cond_resched();
419         return freed;
420 }
421
422 void drop_slab_node(int nid)
423 {
424         unsigned long freed;
425
426         do {
427                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
428
429                 freed = 0;
430                 do {
431                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
432                                              1000, 1000);
433                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
434         } while (freed > 10);
435 }
436
437 void drop_slab(void)
438 {
439         int nid;
440
441         for_each_online_node(nid)
442                 drop_slab_node(nid);
443 }
444
445 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
446 {
447         /*
448          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
449          * that isolated the page, the page cache radix tree and
450          * optional buffer heads at page->private.
451          */
452         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
453 }
454
455 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
456                               struct scan_control *sc)
457 {
458         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
459                 return 1;
460         if (!bdi_write_congested(bdi))
461                 return 1;
462         if (bdi == current->backing_dev_info)
463                 return 1;
464         return 0;
465 }
466
467 /*
468  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
469  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
470  * fsync(), msync() or close().
471  *
472  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
473  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
474  * that page is locked, the mapping is pinned.
475  *
476  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
477  * __GFP_FS.
478  */
479 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
480                                 struct page *page, int error)
481 {
482         lock_page(page);
483         if (page_mapping(page) == mapping)
484                 mapping_set_error(mapping, error);
485         unlock_page(page);
486 }
487
488 /* possible outcome of pageout() */
489 typedef enum {
490         /* failed to write page out, page is locked */
491         PAGE_KEEP,
492         /* move page to the active list, page is locked */
493         PAGE_ACTIVATE,
494         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
495         PAGE_SUCCESS,
496         /* page is clean and locked */
497         PAGE_CLEAN,
498 } pageout_t;
499
500 /*
501  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
502  * Calls ->writepage().
503  */
504 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
505                          struct scan_control *sc)
506 {
507         /*
508          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
509          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
510          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
511          * stalls if we need to run get_block().  We could test
512          * PagePrivate for that.
513          *
514          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
515          * this page's queue, we can perform writeback even if that
516          * will block.
517          *
518          * If the page is swapcache, write it back even if that would
519          * block, for some throttling. This happens by accident, because
520          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
521          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
522          */
523         if (!is_page_cache_freeable(page))
524                 return PAGE_KEEP;
525         if (!mapping) {
526                 /*
527                  * Some data journaling orphaned pages can have
528                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
529                  */
530                 if (page_has_private(page)) {
531                         if (try_to_free_buffers(page)) {
532                                 ClearPageDirty(page);
533                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
534                                 return PAGE_CLEAN;
535                         }
536                 }
537                 return PAGE_KEEP;
538         }
539         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
540                 return PAGE_ACTIVATE;
541         if (!may_write_to_queue(inode_to_bdi(mapping->host), sc))
542                 return PAGE_KEEP;
543
544         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
545                 int res;
546                 struct writeback_control wbc = {
547                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
548                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
549                         .range_start = 0,
550                         .range_end = LLONG_MAX,
551                         .for_reclaim = 1,
552                 };
553
554                 SetPageReclaim(page);
555                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
556                 if (res < 0)
557                         handle_write_error(mapping, page, res);
558                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
559                         ClearPageReclaim(page);
560                         return PAGE_ACTIVATE;
561                 }
562
563                 if (!PageWriteback(page)) {
564                         /* synchronous write or broken a_ops? */
565                         ClearPageReclaim(page);
566                 }
567                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
568                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
569                 return PAGE_SUCCESS;
570         }
571
572         return PAGE_CLEAN;
573 }
574
575 /*
576  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
577  * gets returned with a refcount of 0.
578  */
579 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
580                             bool reclaimed)
581 {
582         BUG_ON(!PageLocked(page));
583         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
584
585         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
586         /*
587          * The non racy check for a busy page.
588          *
589          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
590          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
591          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
592          * here, then the following race may occur:
593          *
594          * get_user_pages(&page);
595          * [user mapping goes away]
596          * write_to(page);
597          *                              !PageDirty(page)    [good]
598          * SetPageDirty(page);
599          * put_page(page);
600          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
601          *
602          * [oops, our write_to data is lost]
603          *
604          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
605          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
606          * load is not satisfied before that of page->_count.
607          *
608          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
609          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
610          */
611         if (!page_freeze_refs(page, 2))
612                 goto cannot_free;
613         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
614         if (unlikely(PageDirty(page))) {
615                 page_unfreeze_refs(page, 2);
616                 goto cannot_free;
617         }
618
619         if (PageSwapCache(page)) {
620                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
621                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
622                 __delete_from_swap_cache(page);
623                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
624                 swapcache_free(swap);
625         } else {
626                 void (*freepage)(struct page *);
627                 void *shadow = NULL;
628
629                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
630                 /*
631                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
632                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
633                  *
634                  * But don't store shadows in an address space that is
635                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
636                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
637                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
638                  * back.
639                  */
640                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
641                     !mapping_exiting(mapping))
642                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
643                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
644                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
645
646                 if (freepage != NULL)
647                         freepage(page);
648         }
649
650         return 1;
651
652 cannot_free:
653         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
654         return 0;
655 }
656
657 /*
658  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
659  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
660  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
661  * this page.
662  */
663 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
664 {
665         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
666                 /*
667                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
668                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
669                  * atomic operation.
670                  */
671                 page_unfreeze_refs(page, 1);
672                 return 1;
673         }
674         return 0;
675 }
676
677 /**
678  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
679  * @page: page to be put back to appropriate lru list
680  *
681  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
682  * Page may still be unevictable for other reasons.
683  *
684  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
685  */
686 void putback_lru_page(struct page *page)
687 {
688         bool is_unevictable;
689         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
690
691         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
692
693 redo:
694         ClearPageUnevictable(page);
695
696         if (page_evictable(page)) {
697                 /*
698                  * For evictable pages, we can use the cache.
699                  * In event of a race, worst case is we end up with an
700                  * unevictable page on [in]active list.
701                  * We know how to handle that.
702                  */
703                 is_unevictable = false;
704                 lru_cache_add(page);
705         } else {
706                 /*
707                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
708                  * list.
709                  */
710                 is_unevictable = true;
711                 add_page_to_unevictable_list(page);
712                 /*
713                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
714                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
715                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
716                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
717                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
718                  * the page back to the evictable list.
719                  *
720                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
721                  */
722                 smp_mb();
723         }
724
725         /*
726          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
727          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
728          * check after we added it to the list, again.
729          */
730         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
731                 if (!isolate_lru_page(page)) {
732                         put_page(page);
733                         goto redo;
734                 }
735                 /* This means someone else dropped this page from LRU
736                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
737                  * nothing to do here.
738                  */
739         }
740
741         if (was_unevictable && !is_unevictable)
742                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
743         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
744                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
745
746         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
747 }
748
749 enum page_references {
750         PAGEREF_RECLAIM,
751         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
752         PAGEREF_KEEP,
753         PAGEREF_ACTIVATE,
754 };
755
756 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
757                                                   struct scan_control *sc)
758 {
759         int referenced_ptes, referenced_page;
760         unsigned long vm_flags;
761
762         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
763                                           &vm_flags);
764         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
765
766         /*
767          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
768          * move the page to the unevictable list.
769          */
770         if (vm_flags & VM_LOCKED)
771                 return PAGEREF_RECLAIM;
772
773         if (referenced_ptes) {
774                 if (PageSwapBacked(page))
775                         return PAGEREF_ACTIVATE;
776                 /*
777                  * All mapped pages start out with page table
778                  * references from the instantiating fault, so we need
779                  * to look twice if a mapped file page is used more
780                  * than once.
781                  *
782                  * Mark it and spare it for another trip around the
783                  * inactive list.  Another page table reference will
784                  * lead to its activation.
785                  *
786                  * Note: the mark is set for activated pages as well
787                  * so that recently deactivated but used pages are
788                  * quickly recovered.
789                  */
790                 SetPageReferenced(page);
791
792                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
793                         return PAGEREF_ACTIVATE;
794
795                 /*
796                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
797                  */
798                 if (vm_flags & VM_EXEC)
799                         return PAGEREF_ACTIVATE;
800
801                 return PAGEREF_KEEP;
802         }
803
804         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
805         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
806                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
807
808         return PAGEREF_RECLAIM;
809 }
810
811 /* Check if a page is dirty or under writeback */
812 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
813                                        bool *dirty, bool *writeback)
814 {
815         struct address_space *mapping;
816
817         /*
818          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
819          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
820          */
821         if (!page_is_file_cache(page)) {
822                 *dirty = false;
823                 *writeback = false;
824                 return;
825         }
826
827         /* By default assume that the page flags are accurate */
828         *dirty = PageDirty(page);
829         *writeback = PageWriteback(page);
830
831         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
832         if (!page_has_private(page))
833                 return;
834
835         mapping = page_mapping(page);
836         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
837                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
838 }
839
840 /*
841  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
842  */
843 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
844                                       struct zone *zone,
845                                       struct scan_control *sc,
846                                       enum ttu_flags ttu_flags,
847                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
848                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
849                                       unsigned long *ret_nr_congested,
850                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
851                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
852                                       bool force_reclaim)
853 {
854         LIST_HEAD(ret_pages);
855         LIST_HEAD(free_pages);
856         int pgactivate = 0;
857         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
858         unsigned long nr_dirty = 0;
859         unsigned long nr_congested = 0;
860         unsigned long nr_reclaimed = 0;
861         unsigned long nr_writeback = 0;
862         unsigned long nr_immediate = 0;
863
864         cond_resched();
865
866         while (!list_empty(page_list)) {
867                 struct address_space *mapping;
868                 struct page *page;
869                 int may_enter_fs;
870                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
871                 bool dirty, writeback;
872
873                 cond_resched();
874
875                 page = lru_to_page(page_list);
876                 list_del(&page->lru);
877
878                 if (!trylock_page(page))
879                         goto keep;
880
881                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
882                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
883
884                 sc->nr_scanned++;
885
886                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
887                         goto cull_mlocked;
888
889                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
890                         goto keep_locked;
891
892                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
893                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
894                         sc->nr_scanned++;
895
896                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
897                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
898
899                 /*
900                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
901                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
902                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
903                  * is all dirty unqueued pages.
904                  */
905                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
906                 if (dirty || writeback)
907                         nr_dirty++;
908
909                 if (dirty && !writeback)
910                         nr_unqueued_dirty++;
911
912                 /*
913                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
914                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
915                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
916                  * end of the LRU a second time.
917                  */
918                 mapping = page_mapping(page);
919                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
920                      bdi_write_congested(inode_to_bdi(mapping->host))) ||
921                     (writeback && PageReclaim(page)))
922                         nr_congested++;
923
924                 /*
925                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
926                  * are three cases to consider.
927                  *
928                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
929                  *    under writeback and this page is both under writeback and
930                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
931                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
932                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
933                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
934                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
935                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
936                  *    caller can stall after page list has been processed.
937                  *
938                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
939                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
940                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
941                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
942                  *
943                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
944                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
945                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
946                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
947                  *    would probably show more reasons.
948                  *
949                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
950                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
951                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
952                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
953                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
954                  *
955                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
956                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
957                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
958                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
959                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
960                  */
961                 if (PageWriteback(page)) {
962                         /* Case 1 above */
963                         if (current_is_kswapd() &&
964                             PageReclaim(page) &&
965                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
966                                 nr_immediate++;
967                                 goto keep_locked;
968
969                         /* Case 2 above */
970                         } else if (global_reclaim(sc) ||
971                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
972                                 /*
973                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
974                                  * might have just cleared PageReclaim, then
975                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
976                                  * as PageReadahead - but that does not matter
977                                  * enough to care.  What we do want is for this
978                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
979                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
980                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
981                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
982                                  */
983                                 SetPageReclaim(page);
984                                 nr_writeback++;
985
986                                 goto keep_locked;
987
988                         /* Case 3 above */
989                         } else {
990                                 wait_on_page_writeback(page);
991                         }
992                 }
993
994                 if (!force_reclaim)
995                         references = page_check_references(page, sc);
996
997                 switch (references) {
998                 case PAGEREF_ACTIVATE:
999                         goto activate_locked;
1000                 case PAGEREF_KEEP:
1001                         goto keep_locked;
1002                 case PAGEREF_RECLAIM:
1003                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1004                         ; /* try to reclaim the page below */
1005                 }
1006
1007                 /*
1008                  * Anonymous process memory has backing store?
1009                  * Try to allocate it some swap space here.
1010                  */
1011                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
1012                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1013                                 goto keep_locked;
1014                         if (!add_to_swap(page, page_list))
1015                                 goto activate_locked;
1016                         may_enter_fs = 1;
1017
1018                         /* Adding to swap updated mapping */
1019                         mapping = page_mapping(page);
1020                 }
1021
1022                 /*
1023                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1024                  * processes. Try to unmap it here.
1025                  */
1026                 if (page_mapped(page) && mapping) {
1027                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
1028                         case SWAP_FAIL:
1029                                 goto activate_locked;
1030                         case SWAP_AGAIN:
1031                                 goto keep_locked;
1032                         case SWAP_MLOCK:
1033                                 goto cull_mlocked;
1034                         case SWAP_SUCCESS:
1035                                 ; /* try to free the page below */
1036                         }
1037                 }
1038
1039                 if (PageDirty(page)) {
1040                         /*
1041                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
1042                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1043                          * if many dirty pages have been encountered.
1044                          */
1045                         if (page_is_file_cache(page) &&
1046                                         (!current_is_kswapd() ||
1047                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1048                                 /*
1049                                  * Immediately reclaim when written back.
1050                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1051                                  * except we already have the page isolated
1052                                  * and know it's dirty
1053                                  */
1054                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1055                                 SetPageReclaim(page);
1056
1057                                 goto keep_locked;
1058                         }
1059
1060                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1061                                 goto keep_locked;
1062                         if (!may_enter_fs)
1063                                 goto keep_locked;
1064                         if (!sc->may_writepage)
1065                                 goto keep_locked;
1066
1067                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1068                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1069                         case PAGE_KEEP:
1070                                 goto keep_locked;
1071                         case PAGE_ACTIVATE:
1072                                 goto activate_locked;
1073                         case PAGE_SUCCESS:
1074                                 if (PageWriteback(page))
1075                                         goto keep;
1076                                 if (PageDirty(page))
1077                                         goto keep;
1078
1079                                 /*
1080                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1081                                  * ahead and try to reclaim the page.
1082                                  */
1083                                 if (!trylock_page(page))
1084                                         goto keep;
1085                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1086                                         goto keep_locked;
1087                                 mapping = page_mapping(page);
1088                         case PAGE_CLEAN:
1089                                 ; /* try to free the page below */
1090                         }
1091                 }
1092
1093                 /*
1094                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1095                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1096                  * the page as well.
1097                  *
1098                  * We do this even if the page is PageDirty().
1099                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1100                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1101                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1102                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1103                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1104                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1105                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1106                  *
1107                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1108                  * the pages which were not successfully invalidated in
1109                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1110                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1111                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1112                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1113                  */
1114                 if (page_has_private(page)) {
1115                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1116                                 goto activate_locked;
1117                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1118                                 unlock_page(page);
1119                                 if (put_page_testzero(page))
1120                                         goto free_it;
1121                                 else {
1122                                         /*
1123                                          * rare race with speculative reference.
1124                                          * the speculative reference will free
1125                                          * this page shortly, so we may
1126                                          * increment nr_reclaimed here (and
1127                                          * leave it off the LRU).
1128                                          */
1129                                         nr_reclaimed++;
1130                                         continue;
1131                                 }
1132                         }
1133                 }
1134
1135                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1136                         goto keep_locked;
1137
1138                 /*
1139                  * At this point, we have no other references and there is
1140                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1141                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1142                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1143                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1144                  */
1145                 __clear_page_locked(page);
1146 free_it:
1147                 nr_reclaimed++;
1148
1149                 /*
1150                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1151                  * appear not as the counts should be low
1152                  */
1153                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1154                 continue;
1155
1156 cull_mlocked:
1157                 if (PageSwapCache(page))
1158                         try_to_free_swap(page);
1159                 unlock_page(page);
1160                 putback_lru_page(page);
1161                 continue;
1162
1163 activate_locked:
1164                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1165                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1166                         try_to_free_swap(page);
1167                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1168                 SetPageActive(page);
1169                 pgactivate++;
1170 keep_locked:
1171                 unlock_page(page);
1172 keep:
1173                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1174                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1175         }
1176
1177         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1178         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1179
1180         list_splice(&ret_pages, page_list);
1181         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1182
1183         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1184         *ret_nr_congested += nr_congested;
1185         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1186         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1187         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1188         return nr_reclaimed;
1189 }
1190
1191 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1192                                             struct list_head *page_list)
1193 {
1194         struct scan_control sc = {
1195                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1196                 .priority = DEF_PRIORITY,
1197                 .may_unmap = 1,
1198         };
1199         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1200         struct page *page, *next;
1201         LIST_HEAD(clean_pages);
1202
1203         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1204                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1205                     !isolated_balloon_page(page)) {
1206                         ClearPageActive(page);
1207                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1208                 }
1209         }
1210
1211         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1212                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1213                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1214         list_splice(&clean_pages, page_list);
1215         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1216         return ret;
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1221  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1222  * freed elsewhere are also ignored.
1223  *
1224  * page:        page to consider
1225  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1226  *
1227  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1228  */
1229 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1230 {
1231         int ret = -EINVAL;
1232
1233         /* Only take pages on the LRU. */
1234         if (!PageLRU(page))
1235                 return ret;
1236
1237         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1238         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1239                 return ret;
1240
1241         ret = -EBUSY;
1242
1243         /*
1244          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1245          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1246          * blocking - clean pages for the most part.
1247          *
1248          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1249          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1250          *
1251          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1252          * that it is possible to migrate without blocking
1253          */
1254         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1255                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1256                 if (PageWriteback(page))
1257                         return ret;
1258
1259                 if (PageDirty(page)) {
1260                         struct address_space *mapping;
1261
1262                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1263                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1264                                 return ret;
1265
1266                         /*
1267                          * Only pages without mappings or that have a
1268                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1269                          * without blocking
1270                          */
1271                         mapping = page_mapping(page);
1272                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1273                                 return ret;
1274                 }
1275         }
1276
1277         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1278                 return ret;
1279
1280         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1281                 /*
1282                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1283                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1284                  * page release code relies on it.
1285                  */
1286                 ClearPageLRU(page);
1287                 ret = 0;
1288         }
1289
1290         return ret;
1291 }
1292
1293 /*
1294  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1295  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1296  * and working on them outside the LRU lock.
1297  *
1298  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1299  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1300  *
1301  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1302  *
1303  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1304  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1305  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1306  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1307  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1308  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1309  * @lru:        LRU list id for isolating
1310  *
1311  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1312  */
1313 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1314                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1315                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1316                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1317 {
1318         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1319         unsigned long nr_taken = 0;
1320         unsigned long scan;
1321
1322         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1323                 struct page *page;
1324                 int nr_pages;
1325
1326                 page = lru_to_page(src);
1327                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1328
1329                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1330
1331                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1332                 case 0:
1333                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1334                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1335                         list_move(&page->lru, dst);
1336                         nr_taken += nr_pages;
1337                         break;
1338
1339                 case -EBUSY:
1340                         /* else it is being freed elsewhere */
1341                         list_move(&page->lru, src);
1342                         continue;
1343
1344                 default:
1345                         BUG();
1346                 }
1347         }
1348
1349         *nr_scanned = scan;
1350         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1351                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1352         return nr_taken;
1353 }
1354
1355 /**
1356  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1357  * @page: page to isolate from its LRU list
1358  *
1359  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1360  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1361  *
1362  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1363  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1364  *
1365  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1366  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1367  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1368  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1369  *
1370  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1371  * found will be decremented.
1372  *
1373  * Restrictions:
1374  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1375  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1376  *     without a stable reference).
1377  * (2) the lru_lock must not be held.
1378  * (3) interrupts must be enabled.
1379  */
1380 int isolate_lru_page(struct page *page)
1381 {
1382         int ret = -EBUSY;
1383
1384         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1385
1386         if (PageLRU(page)) {
1387                 struct zone *zone = page_zone(page);
1388                 struct lruvec *lruvec;
1389
1390                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1391                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1392                 if (PageLRU(page)) {
1393                         int lru = page_lru(page);
1394                         get_page(page);
1395                         ClearPageLRU(page);
1396                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1397                         ret = 0;
1398                 }
1399                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1400         }
1401         return ret;
1402 }
1403
1404 /*
1405  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1406  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1407  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1408  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1409  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1410  */
1411 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1412                 struct scan_control *sc)
1413 {
1414         unsigned long inactive, isolated;
1415
1416         if (current_is_kswapd())
1417                 return 0;
1418
1419         if (!global_reclaim(sc))
1420                 return 0;
1421
1422         if (file) {
1423                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1424                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1425         } else {
1426                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1427                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1428         }
1429
1430         /*
1431          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1432          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1433          * deadlock.
1434          */
1435         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1436                 inactive >>= 3;
1437
1438         return isolated > inactive;
1439 }
1440
1441 static noinline_for_stack void
1442 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1443 {
1444         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1445         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1446         LIST_HEAD(pages_to_free);
1447
1448         /*
1449          * Put back any unfreeable pages.
1450          */
1451         while (!list_empty(page_list)) {
1452                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1453                 int lru;
1454
1455                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1456                 list_del(&page->lru);
1457                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1458                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1459                         putback_lru_page(page);
1460                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1461                         continue;
1462                 }
1463
1464                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1465
1466                 SetPageLRU(page);
1467                 lru = page_lru(page);
1468                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1469
1470                 if (is_active_lru(lru)) {
1471                         int file = is_file_lru(lru);
1472                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1473                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1474                 }
1475                 if (put_page_testzero(page)) {
1476                         __ClearPageLRU(page);
1477                         __ClearPageActive(page);
1478                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1479
1480                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1481                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1482                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1483                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1484                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1485                         } else
1486                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1487                 }
1488         }
1489
1490         /*
1491          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1492          */
1493         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1494 }
1495
1496 /*
1497  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1498  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1499  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1500  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1501  */
1502 static int current_may_throttle(void)
1503 {
1504         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1505                 current->backing_dev_info == NULL ||
1506                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1507 }
1508
1509 /*
1510  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1511  * of reclaimed pages
1512  */
1513 static noinline_for_stack unsigned long
1514 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1515                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1516 {
1517         LIST_HEAD(page_list);
1518         unsigned long nr_scanned;
1519         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1520         unsigned long nr_taken;
1521         unsigned long nr_dirty = 0;
1522         unsigned long nr_congested = 0;
1523         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1524         unsigned long nr_writeback = 0;
1525         unsigned long nr_immediate = 0;
1526         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1527         int file = is_file_lru(lru);
1528         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1529         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1530
1531         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1532                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1533
1534                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1535                 if (fatal_signal_pending(current))
1536                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1537         }
1538
1539         lru_add_drain();
1540
1541         if (!sc->may_unmap)
1542                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1543         if (!sc->may_writepage)
1544                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1545
1546         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1547
1548         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1549                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1550
1551         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1552         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1553
1554         if (global_reclaim(sc)) {
1555                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1556                 if (current_is_kswapd())
1557                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1558                 else
1559                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1560         }
1561         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1562
1563         if (nr_taken == 0)
1564                 return 0;
1565
1566         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1567                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1568                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1569                                 false);
1570
1571         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1572
1573         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1574
1575         if (global_reclaim(sc)) {
1576                 if (current_is_kswapd())
1577                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1578                                                nr_reclaimed);
1579                 else
1580                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1581                                                nr_reclaimed);
1582         }
1583
1584         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1585
1586         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1587
1588         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1589
1590         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1591         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1592
1593         /*
1594          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1595          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1596          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1597          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1598          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1599          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1600          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1601          * same way balance_dirty_pages() manages.
1602          *
1603          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1604          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1605          * are encountered in the nr_immediate check below.
1606          */
1607         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1608                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1609
1610         /*
1611          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1612          * stalling for global reclaim
1613          */
1614         if (global_reclaim(sc)) {
1615                 /*
1616                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1617                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1618                  */
1619                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1620                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1621
1622                 /*
1623                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1624                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1625                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1626                  * reclaim context.
1627                  */
1628                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1629                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1630
1631                 /*
1632                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1633                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1634                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1635                  * they are written so also forcibly stall.
1636                  */
1637                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1638                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1639         }
1640
1641         /*
1642          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1643          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1644          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1645          */
1646         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1647             current_may_throttle())
1648                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1649
1650         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1651                 zone_idx(zone),
1652                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1653                 sc->priority,
1654                 trace_shrink_flags(file));
1655         return nr_reclaimed;
1656 }
1657
1658 /*
1659  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1660  *
1661  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1662  * processes, from rmap.
1663  *
1664  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1665  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1666  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1667  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1668  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1669  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1670  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1671  *
1672  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1673  * But we had to alter page->flags anyway.
1674  */
1675
1676 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1677                                      struct list_head *list,
1678                                      struct list_head *pages_to_free,
1679                                      enum lru_list lru)
1680 {
1681         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1682         unsigned long pgmoved = 0;
1683         struct page *page;
1684         int nr_pages;
1685
1686         while (!list_empty(list)) {
1687                 page = lru_to_page(list);
1688                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1689
1690                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1691                 SetPageLRU(page);
1692
1693                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1694                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1695                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1696                 pgmoved += nr_pages;
1697
1698                 if (put_page_testzero(page)) {
1699                         __ClearPageLRU(page);
1700                         __ClearPageActive(page);
1701                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1702
1703                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1704                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1705                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1706                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1707                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1708                         } else
1709                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1710                 }
1711         }
1712         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1713         if (!is_active_lru(lru))
1714                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1715 }
1716
1717 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1718                                struct lruvec *lruvec,
1719                                struct scan_control *sc,
1720                                enum lru_list lru)
1721 {
1722         unsigned long nr_taken;
1723         unsigned long nr_scanned;
1724         unsigned long vm_flags;
1725         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1726         LIST_HEAD(l_active);
1727         LIST_HEAD(l_inactive);
1728         struct page *page;
1729         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1730         unsigned long nr_rotated = 0;
1731         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1732         int file = is_file_lru(lru);
1733         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1734
1735         lru_add_drain();
1736
1737         if (!sc->may_unmap)
1738                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1739         if (!sc->may_writepage)
1740                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1741
1742         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1743
1744         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1745                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1746         if (global_reclaim(sc))
1747                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1748
1749         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1750
1751         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1752         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1753         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1754         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1755
1756         while (!list_empty(&l_hold)) {
1757                 cond_resched();
1758                 page = lru_to_page(&l_hold);
1759                 list_del(&page->lru);
1760
1761                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1762                         putback_lru_page(page);
1763                         continue;
1764                 }
1765
1766                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1767                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1768                                 if (page_has_private(page))
1769                                         try_to_release_page(page, 0);
1770                                 unlock_page(page);
1771                         }
1772                 }
1773
1774                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1775                                     &vm_flags)) {
1776                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1777                         /*
1778                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1779                          * give them one more trip around the active list. So
1780                          * that executable code get better chances to stay in
1781                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1782                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1783                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1784                          * so we ignore them here.
1785                          */
1786                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1787                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1788                                 continue;
1789                         }
1790                 }
1791
1792                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1793                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1794         }
1795
1796         /*
1797          * Move pages back to the lru list.
1798          */
1799         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1800         /*
1801          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1802          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1803          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1804          * get_scan_count.
1805          */
1806         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1807
1808         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1809         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1810         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1811         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1812
1813         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1814         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1815 }
1816
1817 #ifdef CONFIG_SWAP
1818 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1819 {
1820         unsigned long active, inactive;
1821
1822         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1823         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1824
1825         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1826                 return 1;
1827
1828         return 0;
1829 }
1830
1831 /**
1832  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1833  * @lruvec: LRU vector to check
1834  *
1835  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1836  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1837  */
1838 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1839 {
1840         /*
1841          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1842          * is pointless.
1843          */
1844         if (!total_swap_pages)
1845                 return 0;
1846
1847         if (!mem_cgroup_disabled())
1848                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1849
1850         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1851 }
1852 #else
1853 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1854 {
1855         return 0;
1856 }
1857 #endif
1858
1859 /**
1860  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1861  * @lruvec: LRU vector to check
1862  *
1863  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1864  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1865  * than half of the file pages are on the inactive list.
1866  *
1867  * Once we get to that situation, protect the system's working
1868  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1869  *
1870  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1871  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1872  */
1873 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1874 {
1875         unsigned long inactive;
1876         unsigned long active;
1877
1878         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1879         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1880
1881         return active > inactive;
1882 }
1883
1884 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1885 {
1886         if (is_file_lru(lru))
1887                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1888         else
1889                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1890 }
1891
1892 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1893                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1894 {
1895         if (is_active_lru(lru)) {
1896                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1897                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1898                 return 0;
1899         }
1900
1901         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1902 }
1903
1904 enum scan_balance {
1905         SCAN_EQUAL,
1906         SCAN_FRACT,
1907         SCAN_ANON,
1908         SCAN_FILE,
1909 };
1910
1911 /*
1912  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1913  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1914  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1915  * onto the active list instead of evict.
1916  *
1917  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1918  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1919  */
1920 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1921                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
1922                            unsigned long *lru_pages)
1923 {
1924         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1925         u64 fraction[2];
1926         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1927         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1928         unsigned long anon_prio, file_prio;
1929         enum scan_balance scan_balance;
1930         unsigned long anon, file;
1931         bool force_scan = false;
1932         unsigned long ap, fp;
1933         enum lru_list lru;
1934         bool some_scanned;
1935         int pass;
1936
1937         /*
1938          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1939          * results in no scanning on this priority and a potential
1940          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1941          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1942          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1943          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1944          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1945          * well.
1946          */
1947         if (current_is_kswapd()) {
1948                 if (!zone_reclaimable(zone))
1949                         force_scan = true;
1950                 if (!mem_cgroup_lruvec_online(lruvec))
1951                         force_scan = true;
1952         }
1953         if (!global_reclaim(sc))
1954                 force_scan = true;
1955
1956         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1957         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1958                 scan_balance = SCAN_FILE;
1959                 goto out;
1960         }
1961
1962         /*
1963          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1964          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1965          * disable swapping for individual groups completely when
1966          * using the memory controller's swap limit feature would be
1967          * too expensive.
1968          */
1969         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1970                 scan_balance = SCAN_FILE;
1971                 goto out;
1972         }
1973
1974         /*
1975          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1976          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1977          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1978          */
1979         if (!sc->priority && swappiness) {
1980                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1981                 goto out;
1982         }
1983
1984         /*
1985          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1986          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1987          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1988          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1989          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1990          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1991          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1992          */
1993         if (global_reclaim(sc)) {
1994                 unsigned long zonefile;
1995                 unsigned long zonefree;
1996
1997                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1998                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
1999                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2000
2001                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
2002                         scan_balance = SCAN_ANON;
2003                         goto out;
2004                 }
2005         }
2006
2007         /*
2008          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
2009          * anything from the anonymous working set right now.
2010          */
2011         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
2012                 scan_balance = SCAN_FILE;
2013                 goto out;
2014         }
2015
2016         scan_balance = SCAN_FRACT;
2017
2018         /*
2019          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2020          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2021          */
2022         anon_prio = swappiness;
2023         file_prio = 200 - anon_prio;
2024
2025         /*
2026          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2027          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2028          * ratios to determine how valuable each cache is.
2029          *
2030          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2031          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2032          * up weighing recent references more than old ones.
2033          *
2034          * anon in [0], file in [1]
2035          */
2036
2037         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
2038                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
2039         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
2040                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
2041
2042         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
2043         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2044                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2045                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2046         }
2047
2048         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2049                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2050                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2051         }
2052
2053         /*
2054          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2055          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2056          * each list that were recently referenced and in active use.
2057          */
2058         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2059         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2060
2061         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2062         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2063         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2064
2065         fraction[0] = ap;
2066         fraction[1] = fp;
2067         denominator = ap + fp + 1;
2068 out:
2069         some_scanned = false;
2070         /* Only use force_scan on second pass. */
2071         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2072                 *lru_pages = 0;
2073                 for_each_evictable_lru(lru) {
2074                         int file = is_file_lru(lru);
2075                         unsigned long size;
2076                         unsigned long scan;
2077
2078                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2079                         scan = size >> sc->priority;
2080
2081                         if (!scan && pass && force_scan)
2082                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2083
2084                         switch (scan_balance) {
2085                         case SCAN_EQUAL:
2086                                 /* Scan lists relative to size */
2087                                 break;
2088                         case SCAN_FRACT:
2089                                 /*
2090                                  * Scan types proportional to swappiness and
2091                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2092                                  */
2093                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2094                                                         denominator);
2095                                 break;
2096                         case SCAN_FILE:
2097                         case SCAN_ANON:
2098                                 /* Scan one type exclusively */
2099                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2100                                         size = 0;
2101                                         scan = 0;
2102                                 }
2103                                 break;
2104                         default:
2105                                 /* Look ma, no brain */
2106                                 BUG();
2107                         }
2108
2109                         *lru_pages += size;
2110                         nr[lru] = scan;
2111
2112                         /*
2113                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2114                          * if we found something to scan.
2115                          */
2116                         some_scanned |= !!scan;
2117                 }
2118         }
2119 }
2120
2121 /*
2122  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2123  */
2124 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2125                           struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2126 {
2127         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2128         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2129         unsigned long nr_to_scan;
2130         enum lru_list lru;
2131         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2132         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2133         struct blk_plug plug;
2134         bool scan_adjusted;
2135
2136         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr, lru_pages);
2137
2138         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2139         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2140
2141         /*
2142          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2143          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2144          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2145          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2146          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2147          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2148          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2149          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2150          * dropped to zero at the first pass.
2151          */
2152         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2153                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2154
2155         blk_start_plug(&plug);
2156         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2157                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2158                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2159                 unsigned long nr_scanned;
2160
2161                 for_each_evictable_lru(lru) {
2162                         if (nr[lru]) {
2163                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2164                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2165
2166                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2167                                                             lruvec, sc);
2168                         }
2169                 }
2170
2171                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2172                         continue;
2173
2174                 /*
2175                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2176                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2177                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2178                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2179                  * proportional to the original scan target.
2180                  */
2181                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2182                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2183
2184                 /*
2185                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2186                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2187                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2188                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2189                  */
2190                 if (!nr_file || !nr_anon)
2191                         break;
2192
2193                 if (nr_file > nr_anon) {
2194                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2195                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2196                         lru = LRU_BASE;
2197                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2198                 } else {
2199                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2200                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2201                         lru = LRU_FILE;
2202                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2203                 }
2204
2205                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2206                 nr[lru] = 0;
2207                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2208
2209                 /*
2210                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2211                  * scan target and the percentage scanning already complete
2212                  */
2213                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2214                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2215                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2216                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2217
2218                 lru += LRU_ACTIVE;
2219                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2220                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2221                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2222
2223                 scan_adjusted = true;
2224         }
2225         blk_finish_plug(&plug);
2226         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2227
2228         /*
2229          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2230          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2231          */
2232         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2233                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2234                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2235
2236         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2237 }
2238
2239 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2240 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2241 {
2242         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2243                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2244                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2245                 return true;
2246
2247         return false;
2248 }
2249
2250 /*
2251  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2252  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2253  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2254  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2255  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2256  */
2257 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2258                                         unsigned long nr_reclaimed,
2259                                         unsigned long nr_scanned,
2260                                         struct scan_control *sc)
2261 {
2262         unsigned long pages_for_compaction;
2263         unsigned long inactive_lru_pages;
2264
2265         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2266         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2267                 return false;
2268
2269         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2270         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2271                 /*
2272                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2273                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2274                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2275                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2276                  */
2277                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2278                         return false;
2279         } else {
2280                 /*
2281                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2282                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2283                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2284                  * pages that were scanned. This will return to the
2285                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2286                  * the resulting allocation attempt fails
2287                  */
2288                 if (!nr_reclaimed)
2289                         return false;
2290         }
2291
2292         /*
2293          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2294          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2295          */
2296         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2297         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2298         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2299                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2300         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2301                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2302                 return true;
2303
2304         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2305         switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, 0)) {
2306         case COMPACT_PARTIAL:
2307         case COMPACT_CONTINUE:
2308                 return false;
2309         default:
2310                 return true;
2311         }
2312 }
2313
2314 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc,
2315                         bool is_classzone)
2316 {
2317         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2318         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2319         bool reclaimable = false;
2320
2321         do {
2322                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2323                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2324                         .zone = zone,
2325                         .priority = sc->priority,
2326                 };
2327                 unsigned long zone_lru_pages = 0;
2328                 struct mem_cgroup *memcg;
2329
2330                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2331                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2332
2333                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2334                 do {
2335                         unsigned long lru_pages;
2336                         unsigned long scanned;
2337                         struct lruvec *lruvec;
2338                         int swappiness;
2339
2340                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2341                                 if (!sc->may_thrash)
2342                                         continue;
2343                                 mem_cgroup_events(memcg, MEMCG_LOW, 1);
2344                         }
2345
2346                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2347                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2348                         scanned = sc->nr_scanned;
2349
2350                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc, &lru_pages);
2351                         zone_lru_pages += lru_pages;
2352
2353                         if (memcg && is_classzone)
2354                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, zone_to_nid(zone),
2355                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2356                                             lru_pages);
2357
2358                         /*
2359                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2360                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2361                          * zone.
2362                          *
2363                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2364                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2365                          * retry with decreasing priority if one round over the
2366                          * whole hierarchy is not sufficient.
2367                          */
2368                         if (!global_reclaim(sc) &&
2369                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2370                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2371                                 break;
2372                         }
2373                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2374
2375                 /*
2376                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2377                  * the eligible LRU pages were scanned.
2378                  */
2379                 if (global_reclaim(sc) && is_classzone)
2380                         shrink_slab(sc->gfp_mask, zone_to_nid(zone), NULL,
2381                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2382                                     zone_lru_pages);
2383
2384                 if (reclaim_state) {
2385                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2386                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2387                 }
2388
2389                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2390                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2391                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2392
2393                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2394                         reclaimable = true;
2395
2396         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2397                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2398
2399         return reclaimable;
2400 }
2401
2402 /*
2403  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2404  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2405  */
2406 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2407 {
2408         unsigned long balance_gap, watermark;
2409         bool watermark_ok;
2410
2411         /*
2412          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2413          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2414          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2415          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2416          */
2417         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2418                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2419         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2420         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2421
2422         /*
2423          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2424          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2425          */
2426         if (compaction_deferred(zone, order))
2427                 return watermark_ok;
2428
2429         /*
2430          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2431          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2432          */
2433         if (compaction_suitable(zone, order, 0, 0) == COMPACT_SKIPPED)
2434                 return false;
2435
2436         return watermark_ok;
2437 }
2438
2439 /*
2440  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2441  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2442  * request.
2443  *
2444  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2445  * Because:
2446  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2447  *    allocation or
2448  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2449  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2450  *    zone defense algorithm.
2451  *
2452  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2453  * scan then give up on it.
2454  *
2455  * Returns true if a zone was reclaimable.
2456  */
2457 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2458 {
2459         struct zoneref *z;
2460         struct zone *zone;
2461         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2462         unsigned long nr_soft_scanned;
2463         gfp_t orig_mask;
2464         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2465         bool reclaimable = false;
2466
2467         /*
2468          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2469          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2470          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2471          */
2472         orig_mask = sc->gfp_mask;
2473         if (buffer_heads_over_limit)
2474                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2475
2476         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2477                                         requested_highidx, sc->nodemask) {
2478                 enum zone_type classzone_idx;
2479
2480                 if (!populated_zone(zone))
2481                         continue;
2482
2483                 classzone_idx = requested_highidx;
2484                 while (!populated_zone(zone->zone_pgdat->node_zones +
2485                                                         classzone_idx))
2486                         classzone_idx--;
2487
2488                 /*
2489                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2490                  * to global LRU.
2491                  */
2492                 if (global_reclaim(sc)) {
2493                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2494                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2495                                 continue;
2496
2497                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2498                             !zone_reclaimable(zone))
2499                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2500
2501                         /*
2502                          * If we already have plenty of memory free for
2503                          * compaction in this zone, don't free any more.
2504                          * Even though compaction is invoked for any
2505                          * non-zero order, only frequent costly order
2506                          * reclamation is disruptive enough to become a
2507                          * noticeable problem, like transparent huge
2508                          * page allocations.
2509                          */
2510                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2511                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2512                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2513                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2514                                 sc->compaction_ready = true;
2515                                 continue;
2516                         }
2517
2518                         /*
2519                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2520                          * and returns the number of reclaimed pages and
2521                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2522                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2523                          */
2524                         nr_soft_scanned = 0;
2525                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2526                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2527                                                 &nr_soft_scanned);
2528                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2529                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2530                         if (nr_soft_reclaimed)
2531                                 reclaimable = true;
2532                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2533                 }
2534
2535                 if (shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx))
2536                         reclaimable = true;
2537
2538                 if (global_reclaim(sc) &&
2539                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2540                         reclaimable = true;
2541         }
2542
2543         /*
2544          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2545          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2546          */
2547         sc->gfp_mask = orig_mask;
2548
2549         return reclaimable;
2550 }
2551
2552 /*
2553  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2554  *
2555  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2556  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2557  *
2558  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2559  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2560  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2561  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2562  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2563  * work, and the allocation attempt will fail.
2564  *
2565  * returns:     0, if no pages reclaimed
2566  *              else, the number of pages reclaimed
2567  */
2568 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2569                                           struct scan_control *sc)
2570 {
2571         int initial_priority = sc->priority;
2572         unsigned long total_scanned = 0;
2573         unsigned long writeback_threshold;
2574         bool zones_reclaimable;
2575 retry:
2576         delayacct_freepages_start();
2577
2578         if (global_reclaim(sc))
2579                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2580
2581         do {
2582                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2583                                 sc->priority);
2584                 sc->nr_scanned = 0;
2585                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2586
2587                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2588                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2589                         break;
2590
2591                 if (sc->compaction_ready)
2592                         break;
2593
2594                 /*
2595                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2596                  * writepage even in laptop mode.
2597                  */
2598                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2599                         sc->may_writepage = 1;
2600
2601                 /*
2602                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2603                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2604                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2605                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2606                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2607                  */
2608                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2609                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2610                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2611                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2612                         sc->may_writepage = 1;
2613                 }
2614         } while (--sc->priority >= 0);
2615
2616         delayacct_freepages_end();
2617
2618         if (sc->nr_reclaimed)
2619                 return sc->nr_reclaimed;
2620
2621         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2622         if (sc->compaction_ready)
2623                 return 1;
2624
2625         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2626         if (!sc->may_thrash) {
2627                 sc->priority = initial_priority;
2628                 sc->may_thrash = 1;
2629                 goto retry;
2630         }
2631
2632         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2633         if (zones_reclaimable)
2634                 return 1;
2635
2636         return 0;
2637 }
2638
2639 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2640 {
2641         struct zone *zone;
2642         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2643         unsigned long free_pages = 0;
2644         int i;
2645         bool wmark_ok;
2646
2647         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2648                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2649                 if (!populated_zone(zone))
2650                         continue;
2651
2652                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2653                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2654         }
2655
2656         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2657         if (!pfmemalloc_reserve)
2658                 return true;
2659
2660         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2661
2662         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2663         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2664                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2665                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2666                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2667         }
2668
2669         return wmark_ok;
2670 }
2671
2672 /*
2673  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2674  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2675  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2676  * when the low watermark is reached.
2677  *
2678  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2679  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2680  */
2681 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2682                                         nodemask_t *nodemask)
2683 {
2684         struct zoneref *z;
2685         struct zone *zone;
2686         pg_data_t *pgdat = NULL;
2687
2688         /*
2689          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2690          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2691          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2692          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2693          * processes to block on log_wait_commit().
2694          */
2695         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2696                 goto out;
2697
2698         /*
2699          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2700          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2701          */
2702         if (fatal_signal_pending(current))
2703                 goto out;
2704
2705         /*
2706          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2707          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2708          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2709          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2710          *
2711          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2712          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2713          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2714          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2715          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2716          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2717          * should make reasonable progress.
2718          */
2719         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2720                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2721                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2722                         continue;
2723
2724                 /* Throttle based on the first usable node */
2725                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2726                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2727                         goto out;
2728                 break;
2729         }
2730
2731         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2732         if (!pgdat)
2733                 goto out;
2734
2735         /* Account for the throttling */
2736         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2737
2738         /*
2739          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2740          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2741          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2742          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2743          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2744          * second before continuing.
2745          */
2746         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2747                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2748                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2749
2750                 goto check_pending;
2751         }
2752
2753         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2754         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2755                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2756
2757 check_pending:
2758         if (fatal_signal_pending(current))
2759                 return true;
2760
2761 out:
2762         return false;
2763 }
2764
2765 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2766                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2767 {
2768         unsigned long nr_reclaimed;
2769         struct scan_control sc = {
2770                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2771                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2772                 .order = order,
2773                 .nodemask = nodemask,
2774                 .priority = DEF_PRIORITY,
2775                 .may_writepage = !laptop_mode,
2776                 .may_unmap = 1,
2777                 .may_swap = 1,
2778         };
2779
2780         /*
2781          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2782          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2783          * point.
2784          */
2785         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2786                 return 1;
2787
2788         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2789                                 sc.may_writepage,
2790                                 gfp_mask);
2791
2792         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2793
2794         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2795
2796         return nr_reclaimed;
2797 }
2798
2799 #ifdef CONFIG_MEMCG
2800
2801 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2802                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2803                                                 struct zone *zone,
2804                                                 unsigned long *nr_scanned)
2805 {
2806         struct scan_control sc = {
2807                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2808                 .target_mem_cgroup = memcg,
2809                 .may_writepage = !laptop_mode,
2810                 .may_unmap = 1,
2811                 .may_swap = !noswap,
2812         };
2813         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2814         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2815         unsigned long lru_pages;
2816
2817         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2818                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2819
2820         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2821                                                       sc.may_writepage,
2822                                                       sc.gfp_mask);
2823
2824         /*
2825          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2826          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2827          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2828          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2829          * the priority and make it zero.
2830          */
2831         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc, &lru_pages);
2832
2833         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2834
2835         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2836         return sc.nr_reclaimed;
2837 }
2838
2839 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2840                                            unsigned long nr_pages,
2841                                            gfp_t gfp_mask,
2842                                            bool may_swap)
2843 {
2844         struct zonelist *zonelist;
2845         unsigned long nr_reclaimed;
2846         int nid;
2847         struct scan_control sc = {
2848                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2849                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2850                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2851                 .target_mem_cgroup = memcg,
2852                 .priority = DEF_PRIORITY,
2853                 .may_writepage = !laptop_mode,
2854                 .may_unmap = 1,
2855                 .may_swap = may_swap,
2856         };
2857
2858         /*
2859          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2860          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2861          * scan does not need to be the current node.
2862          */
2863         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2864
2865         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2866
2867         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2868                                             sc.may_writepage,
2869                                             sc.gfp_mask);
2870
2871         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2872
2873         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2874
2875         return nr_reclaimed;
2876 }
2877 #endif
2878
2879 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2880 {
2881         struct mem_cgroup *memcg;
2882
2883         if (!total_swap_pages)
2884                 return;
2885
2886         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2887         do {
2888                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2889
2890                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2891                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2892                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2893
2894                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2895         } while (memcg);
2896 }
2897
2898 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2899                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2900 {
2901         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2902                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2903                 return false;
2904
2905         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order && compaction_suitable(zone,
2906                                 order, 0, classzone_idx) == COMPACT_SKIPPED)
2907                 return false;
2908
2909         return true;
2910 }
2911
2912 /*
2913  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2914  *
2915  * For order-0, all zones must be balanced!
2916  *
2917  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2918  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2919  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2920  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2921  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2922  * imbalanced zones.
2923  * The choice of 25% is due to
2924  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2925  *     reasonable sized machine
2926  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2927  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2928  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2929  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2930  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2931  */
2932 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2933 {
2934         unsigned long managed_pages = 0;
2935         unsigned long balanced_pages = 0;
2936         int i;
2937
2938         /* Check the watermark levels */
2939         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2940                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2941
2942                 if (!populated_zone(zone))
2943                         continue;
2944
2945                 managed_pages += zone->managed_pages;
2946
2947                 /*
2948                  * A special case here:
2949                  *
2950                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2951                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2952                  * they must be considered balanced here as well!
2953                  */
2954                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2955                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2956                         continue;
2957                 }
2958
2959                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2960                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2961                 else if (!order)
2962                         return false;
2963         }
2964
2965         if (order)
2966                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2967         else
2968                 return true;
2969 }
2970
2971 /*
2972  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2973  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2974  *
2975  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2976  */
2977 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2978                                         int classzone_idx)
2979 {
2980         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2981         if (remaining)
2982                 return false;
2983
2984         /*
2985          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
2986          * soon as pfmemalloc_watermark_ok() is true. But there is a potential
2987          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
2988          * throttled. There is also a potential race if processes get
2989          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
2990          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
2991          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
2992          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
2993          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
2994          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
2995          * that here we are under prepare_to_wait().
2996          */
2997         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
2998                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2999
3000         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
3001 }
3002
3003 /*
3004  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
3005  * the high watermark.
3006  *
3007  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3008  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3009  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3010  */
3011 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
3012                                int classzone_idx,
3013                                struct scan_control *sc,
3014                                unsigned long *nr_attempted)
3015 {
3016         int testorder = sc->order;
3017         unsigned long balance_gap;
3018         bool lowmem_pressure;
3019
3020         /* Reclaim above the high watermark. */
3021         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
3022
3023         /*
3024          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
3025          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
3026          * available can hurt performance by evicting too much useful data
3027          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
3028          */
3029         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
3030                         compaction_suitable(zone, sc->order, 0, classzone_idx)
3031                                                         != COMPACT_SKIPPED)
3032                 testorder = 0;
3033
3034         /*
3035          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
3036          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
3037          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
3038          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
3039          */
3040         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
3041                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
3042
3043         /*
3044          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
3045          * reclaim is necessary
3046          */
3047         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
3048         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
3049                                                 balance_gap, classzone_idx))
3050                 return true;
3051
3052         shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx);
3053
3054         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
3055         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
3056
3057         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
3058
3059         /*
3060          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
3061          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
3062          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
3063          * waits.
3064          */
3065         if (zone_reclaimable(zone) &&
3066             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
3067                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3068                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3069         }
3070
3071         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3072 }
3073
3074 /*
3075  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3076  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3077  *
3078  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3079  *
3080  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3081  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3082  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3083  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3084  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3085  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3086  * the zone for when the problem goes away.
3087  *
3088  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3089  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3090  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3091  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3092  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3093  * of pages is balanced across the zones.
3094  */
3095 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3096                                                         int *classzone_idx)
3097 {
3098         int i;
3099         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3100         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3101         unsigned long nr_soft_scanned;
3102         struct scan_control sc = {
3103                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3104                 .order = order,
3105                 .priority = DEF_PRIORITY,
3106                 .may_writepage = !laptop_mode,
3107                 .may_unmap = 1,
3108                 .may_swap = 1,
3109         };
3110         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3111
3112         do {
3113                 unsigned long nr_attempted = 0;
3114                 bool raise_priority = true;
3115                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3116
3117                 sc.nr_reclaimed = 0;
3118
3119                 /*
3120                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3121                  * zone which needs scanning
3122                  */
3123                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3124                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3125
3126                         if (!populated_zone(zone))
3127                                 continue;
3128
3129                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3130                             !zone_reclaimable(zone))
3131                                 continue;
3132
3133                         /*
3134                          * Do some background aging of the anon list, to give
3135                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3136                          */
3137                         age_active_anon(zone, &sc);
3138
3139                         /*
3140                          * If the number of buffer_heads in the machine
3141                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3142                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3143                          * it to relieve lowmem pressure.
3144                          */
3145                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3146                                 end_zone = i;
3147                                 break;
3148                         }
3149
3150                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3151                                 end_zone = i;
3152                                 break;
3153                         } else {
3154                                 /*
3155                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3156                                  * flags
3157                                  */
3158                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3159                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3160                         }
3161                 }
3162
3163                 if (i < 0)
3164                         goto out;
3165
3166                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3167                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3168
3169                         if (!populated_zone(zone))
3170                                 continue;
3171
3172                         /*
3173                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3174                          * not call compaction as it is expected that the
3175                          * necessary pages are already available.
3176                          */
3177                         if (pgdat_needs_compaction &&
3178                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3179                                                 low_wmark_pages(zone),
3180                                                 *classzone_idx, 0))
3181                                 pgdat_needs_compaction = false;
3182                 }
3183
3184                 /*
3185                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3186                  * even in laptop mode.
3187                  */
3188                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3189                         sc.may_writepage = 1;
3190
3191                 /*
3192                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3193                  * at the last zone which needs scanning.
3194                  *
3195                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3196                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3197                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3198                  * cause too much scanning of the lower zones.
3199                  */
3200                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3201                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3202
3203                         if (!populated_zone(zone))
3204                                 continue;
3205
3206                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3207                             !zone_reclaimable(zone))
3208                                 continue;
3209
3210                         sc.nr_scanned = 0;
3211
3212                         nr_soft_scanned = 0;
3213                         /*
3214                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3215                          */
3216                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3217                                                         order, sc.gfp_mask,
3218                                                         &nr_soft_scanned);
3219                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3220
3221                         /*
3222                          * There should be no need to raise the scanning
3223                          * priority if enough pages are already being scanned
3224                          * that that high watermark would be met at 100%
3225                          * efficiency.
3226                          */
3227                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone,
3228                                                &sc, &nr_attempted))
3229                                 raise_priority = false;
3230                 }
3231
3232                 /*
3233                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3234                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3235                  * able to safely make forward progress. Wake them
3236                  */
3237                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3238                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3239                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3240
3241                 /*
3242                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3243                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3244                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3245                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3246                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3247                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3248                  */
3249                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3250                         order = sc.order = 0;
3251
3252                 /* Check if kswapd should be suspending */
3253                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3254                         break;
3255
3256                 /*
3257                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3258                  * high watermark number of pages as requsted
3259                  */
3260                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3261                         compact_pgdat(pgdat, order);
3262
3263                 /*
3264                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3265                  * progress in reclaiming pages
3266                  */
3267                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3268                         sc.priority--;
3269         } while (sc.priority >= 1 &&
3270                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3271
3272 out:
3273         /*
3274          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3275          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3276          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3277          * was awake, order will remain at the higher level
3278          */
3279         *classzone_idx = end_zone;
3280         return order;
3281 }
3282
3283 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3284 {
3285         long remaining = 0;
3286         DEFINE_WAIT(wait);
3287
3288         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3289                 return;
3290
3291         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3292
3293         /* Try to sleep for a short interval */
3294         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3295                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3296                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3297                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3298         }
3299
3300         /*
3301          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3302          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3303          */
3304         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3305                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3306
3307                 /*
3308                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3309                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3310                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3311                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3312                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3313                  * them before going back to sleep.
3314                  */
3315                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3316
3317                 /*
3318                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3319                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3320                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3321                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3322                  */
3323                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3324
3325                 if (!kthread_should_stop())
3326                         schedule();
3327
3328                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3329         } else {
3330                 if (remaining)
3331                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3332                 else
3333                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3334         }
3335         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3336 }
3337
3338 /*
3339  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3340  * from the init process.
3341  *
3342  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3343  * free memory available even if there is no other activity
3344  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3345  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3346  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3347  *
3348  * If there are applications that are active memory-allocators
3349  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3350  */
3351 static int kswapd(void *p)
3352 {
3353         unsigned long order, new_order;
3354         unsigned balanced_order;
3355         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3356         int balanced_classzone_idx;
3357         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3358         struct task_struct *tsk = current;
3359
3360         struct reclaim_state reclaim_state = {
3361                 .reclaimed_slab = 0,
3362         };
3363         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3364
3365         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3366
3367         if (!cpumask_empty(cpumask))
3368                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3369         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3370
3371         /*
3372          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3373          * and that if we need more memory we should get access to it
3374          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3375          * never get caught in the normal page freeing logic.
3376          *
3377          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3378          * you need a small amount of memory in order to be able to
3379          * page out something else, and this flag essentially protects
3380          * us from recursively trying to free more memory as we're
3381          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3382          */
3383         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3384         set_freezable();
3385
3386         order = new_order = 0;
3387         balanced_order = 0;
3388         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3389         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3390         for ( ; ; ) {
3391                 bool ret;
3392
3393                 /*
3394                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3395                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3396                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3397                  */
3398                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3399                                         balanced_order == new_order) {
3400                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3401                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3402                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3403                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3404                 }
3405
3406                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3407                         /*
3408                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3409                          * allocation or has tigher zone constraints
3410                          */
3411                         order = new_order;
3412                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3413                 } else {
3414                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3415                                                 balanced_classzone_idx);
3416                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3417                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3418                         new_order = order;
3419                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3420                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3421                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3422                 }
3423
3424                 ret = try_to_freeze();
3425                 if (kthread_should_stop())
3426                         break;
3427
3428                 /*
3429                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3430                  * after returning from the refrigerator
3431                  */
3432                 if (!ret) {
3433                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3434                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3435                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3436                                                 &balanced_classzone_idx);
3437                 }
3438         }
3439
3440         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3441         current->reclaim_state = NULL;
3442         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3443
3444         return 0;
3445 }
3446
3447 /*
3448  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3449  */
3450 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3451 {
3452         pg_data_t *pgdat;
3453
3454         if (!populated_zone(zone))
3455                 return;
3456
3457         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3458                 return;
3459         pgdat = zone->zone_pgdat;
3460         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3461                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3462                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3463         }
3464         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3465                 return;
3466         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3467                 return;
3468
3469         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3470         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3471 }
3472
3473 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3474 /*
3475  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3476  * freed pages.
3477  *
3478  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3479  * LRU order by reclaiming preferentially
3480  * inactive > active > active referenced > active mapped
3481  */
3482 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3483 {
3484         struct reclaim_state reclaim_state;
3485         struct scan_control sc = {
3486                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3487                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3488                 .priority = DEF_PRIORITY,
3489                 .may_writepage = 1,
3490                 .may_unmap = 1,
3491                 .may_swap = 1,
3492                 .hibernation_mode = 1,
3493         };
3494         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3495         struct task_struct *p = current;
3496         unsigned long nr_reclaimed;
3497
3498         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3499         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3500         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3501         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3502
3503         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3504
3505         p->reclaim_state = NULL;
3506         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3507         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3508
3509         return nr_reclaimed;
3510 }
3511 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3512
3513 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3514    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3515    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3516    restore their cpu bindings. */
3517 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3518                         void *hcpu)
3519 {
3520         int nid;
3521
3522         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3523                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3524                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3525                         const struct cpumask *mask;
3526
3527                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3528
3529                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3530                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3531                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3532                 }
3533         }
3534         return NOTIFY_OK;
3535 }
3536
3537 /*
3538  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3539  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3540  */
3541 int kswapd_run(int nid)
3542 {
3543         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3544         int ret = 0;
3545
3546         if (pgdat->kswapd)
3547                 return 0;
3548
3549         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3550         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3551                 /* failure at boot is fatal */
3552                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3553                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3554                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3555                 pgdat->kswapd = NULL;
3556         }
3557         return ret;
3558 }
3559
3560 /*
3561  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3562  * hold mem_hotplug_begin/end().
3563  */
3564 void kswapd_stop(int nid)
3565 {
3566         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3567
3568         if (kswapd) {
3569                 kthread_stop(kswapd);
3570                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3571         }
3572 }
3573
3574 static int __init kswapd_init(void)
3575 {
3576         int nid;
3577
3578         swap_setup();
3579         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3580                 kswapd_run(nid);
3581         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3582         return 0;
3583 }
3584
3585 module_init(kswapd_init)
3586
3587 #ifdef CONFIG_NUMA
3588 /*
3589  * Zone reclaim mode
3590  *
3591  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3592  * the watermarks.
3593  */
3594 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3595
3596 #define RECLAIM_OFF 0
3597 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3598 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3599 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3600
3601 /*
3602  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3603  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3604  * a zone.
3605  */
3606 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3607
3608 /*
3609  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3610  * occur.
3611  */
3612 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3613
3614 /*
3615  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3616  * slab reclaim needs to occur.
3617  */
3618 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3619
3620 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3621 {
3622         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3623         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3624                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3625
3626         /*
3627          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3628          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3629          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3630          */
3631         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3632 }
3633
3634 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3635 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3636 {
3637         long nr_pagecache_reclaimable;
3638         long delta = 0;
3639
3640         /*
3641          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3642          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3643          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3644          * a better estimate
3645          */
3646         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3647                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3648         else
3649                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3650
3651         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3652         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3653                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3654
3655         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3656         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3657                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3658
3659         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3660 }
3661
3662 /*
3663  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3664  */
3665 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3666 {
3667         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3668         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3669         struct task_struct *p = current;
3670         struct reclaim_state reclaim_state;
3671         struct scan_control sc = {
3672                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3673                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3674                 .order = order,
3675                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3676                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3677                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3678                 .may_swap = 1,
3679         };
3680
3681         cond_resched();
3682         /*
3683          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3684          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3685          * and RECLAIM_SWAP.
3686          */
3687         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3688         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3689         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3690         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3691
3692         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3693                 /*
3694                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3695                  * priorities until we have enough memory freed.
3696                  */
3697                 do {
3698                         shrink_zone(zone, &sc, true);
3699                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3700         }
3701
3702         p->reclaim_state = NULL;
3703         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3704         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3705         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3706 }
3707
3708 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3709 {
3710         int node_id;
3711         int ret;
3712
3713         /*
3714          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3715          * slab pages if we are over the defined limits.
3716          *
3717          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3718          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3719          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3720          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3721          * unmapped file backed pages.
3722          */
3723         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3724             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3725                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3726
3727         if (!zone_reclaimable(zone))
3728                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3729
3730         /*
3731          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3732          */
3733         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3734                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3735
3736         /*
3737          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3738          * have associated processors. This will favor the local processor
3739          * over remote processors and spread off node memory allocations
3740          * as wide as possible.
3741          */
3742         node_id = zone_to_nid(zone);
3743         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3744                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3745
3746         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3747                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3748
3749         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3750         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3751
3752         if (!ret)
3753                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3754
3755         return ret;
3756 }
3757 #endif
3758
3759 /*
3760  * page_evictable - test whether a page is evictable
3761  * @page: the page to test
3762  *
3763  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3764  * lists vs unevictable list.
3765  *
3766  * Reasons page might not be evictable:
3767  * (1) page's mapping marked unevictable
3768  * (2) page is part of an mlocked VMA
3769  *
3770  */
3771 int page_evictable(struct page *page)
3772 {
3773         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3774 }
3775
3776 #ifdef CONFIG_SHMEM
3777 /**
3778  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3779  * @pages:      array of pages to check
3780  * @nr_pages:   number of pages to check
3781  *
3782  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3783  *
3784  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3785  */
3786 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3787 {
3788         struct lruvec *lruvec;
3789         struct zone *zone = NULL;
3790         int pgscanned = 0;
3791         int pgrescued = 0;
3792         int i;
3793
3794         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3795                 struct page *page = pages[i];
3796                 struct zone *pagezone;
3797
3798                 pgscanned++;
3799                 pagezone = page_zone(page);
3800                 if (pagezone != zone) {
3801                         if (zone)
3802                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3803                         zone = pagezone;
3804                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3805                 }
3806                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3807
3808                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3809                         continue;
3810
3811                 if (page_evictable(page)) {
3812                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3813
3814                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3815                         ClearPageUnevictable(page);
3816                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3817                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3818                         pgrescued++;
3819                 }
3820         }
3821
3822         if (zone) {
3823                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3824                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3825                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3826         }
3827 }
3828 #endif /* CONFIG_SHMEM */