Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/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 buffer_heads_over_limit */
30 #include <linux/mm_inline.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/rmap.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/compaction.h>
37 #include <linux/notifier.h>
38 #include <linux/rwsem.h>
39 #include <linux/delay.h>
40 #include <linux/kthread.h>
41 #include <linux/freezer.h>
42 #include <linux/memcontrol.h>
43 #include <linux/migrate.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/memory-tiers.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53 #include <linux/pagewalk.h>
54 #include <linux/shmem_fs.h>
55 #include <linux/ctype.h>
56 #include <linux/debugfs.h>
57
58 #include <asm/tlbflush.h>
59 #include <asm/div64.h>
60
61 #include <linux/swapops.h>
62 #include <linux/balloon_compaction.h>
63 #include <linux/sched/sysctl.h>
64
65 #include "internal.h"
66 #include "swap.h"
67
68 #define CREATE_TRACE_POINTS
69 #include <trace/events/vmscan.h>
70
71 struct scan_control {
72         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
73         unsigned long nr_to_reclaim;
74
75         /*
76          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
77          * are scanned.
78          */
79         nodemask_t      *nodemask;
80
81         /*
82          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
83          * primary target of this reclaim invocation.
84          */
85         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
86
87         /*
88          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
89          */
90         unsigned long   anon_cost;
91         unsigned long   file_cost;
92
93         /* Can active folios be deactivated as part of reclaim? */
94 #define DEACTIVATE_ANON 1
95 #define DEACTIVATE_FILE 2
96         unsigned int may_deactivate:2;
97         unsigned int force_deactivate:1;
98         unsigned int skipped_deactivate:1;
99
100         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
101         unsigned int may_writepage:1;
102
103         /* Can mapped folios be reclaimed? */
104         unsigned int may_unmap:1;
105
106         /* Can folios be swapped as part of reclaim? */
107         unsigned int may_swap:1;
108
109         /* Proactive reclaim invoked by userspace through memory.reclaim */
110         unsigned int proactive:1;
111
112         /*
113          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
114          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
115          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
116          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
117          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
118          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
119          */
120         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
121         unsigned int memcg_low_skipped:1;
122
123         unsigned int hibernation_mode:1;
124
125         /* One of the zones is ready for compaction */
126         unsigned int compaction_ready:1;
127
128         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
129         unsigned int cache_trim_mode:1;
130
131         /* The file folios on the current node are dangerously low */
132         unsigned int file_is_tiny:1;
133
134         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
135         unsigned int no_demotion:1;
136
137 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
138         /* help kswapd make better choices among multiple memcgs */
139         unsigned int memcgs_need_aging:1;
140         unsigned long last_reclaimed;
141 #endif
142
143         /* Allocation order */
144         s8 order;
145
146         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
147         s8 priority;
148
149         /* The highest zone to isolate folios for reclaim from */
150         s8 reclaim_idx;
151
152         /* This context's GFP mask */
153         gfp_t gfp_mask;
154
155         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
156         unsigned long nr_scanned;
157
158         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
159         unsigned long nr_reclaimed;
160
161         struct {
162                 unsigned int dirty;
163                 unsigned int unqueued_dirty;
164                 unsigned int congested;
165                 unsigned int writeback;
166                 unsigned int immediate;
167                 unsigned int file_taken;
168                 unsigned int taken;
169         } nr;
170
171         /* for recording the reclaimed slab by now */
172         struct reclaim_state reclaim_state;
173 };
174
175 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
176 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field)                 \
177         do {                                                            \
178                 if ((_folio)->lru.prev != _base) {                      \
179                         struct folio *prev;                             \
180                                                                         \
181                         prev = lru_to_folio(&(_folio->lru));            \
182                         prefetchw(&prev->_field);                       \
183                 }                                                       \
184         } while (0)
185 #else
186 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field) do { } while (0)
187 #endif
188
189 /*
190  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
191  */
192 int vm_swappiness = 60;
193
194 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
195                                    struct reclaim_state *rs)
196 {
197         /* Check for an overwrite */
198         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
199
200         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
201         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
202
203         task->reclaim_state = rs;
204 }
205
206 LIST_HEAD(shrinker_list);
207 DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
208
209 #ifdef CONFIG_MEMCG
210 static int shrinker_nr_max;
211
212 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
213 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
214 {
215         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
216 }
217
218 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
219 {
220         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
221 }
222
223 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
224                                                      int nid)
225 {
226         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
227                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
228 }
229
230 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
231                                     int map_size, int defer_size,
232                                     int old_map_size, int old_defer_size)
233 {
234         struct shrinker_info *new, *old;
235         struct mem_cgroup_per_node *pn;
236         int nid;
237         int size = map_size + defer_size;
238
239         for_each_node(nid) {
240                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
241                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
242                 /* Not yet online memcg */
243                 if (!old)
244                         return 0;
245
246                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
247                 if (!new)
248                         return -ENOMEM;
249
250                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
251                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
252
253                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
254                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
255                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
256                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
257                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
258                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
259                        defer_size - old_defer_size);
260
261                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
262                 kvfree_rcu(old, rcu);
263         }
264
265         return 0;
266 }
267
268 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
269 {
270         struct mem_cgroup_per_node *pn;
271         struct shrinker_info *info;
272         int nid;
273
274         for_each_node(nid) {
275                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
276                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
277                 kvfree(info);
278                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
279         }
280 }
281
282 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
283 {
284         struct shrinker_info *info;
285         int nid, size, ret = 0;
286         int map_size, defer_size = 0;
287
288         down_write(&shrinker_rwsem);
289         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
290         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
291         size = map_size + defer_size;
292         for_each_node(nid) {
293                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
294                 if (!info) {
295                         free_shrinker_info(memcg);
296                         ret = -ENOMEM;
297                         break;
298                 }
299                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
300                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
301                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
302         }
303         up_write(&shrinker_rwsem);
304
305         return ret;
306 }
307
308 static inline bool need_expand(int nr_max)
309 {
310         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
311                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
312 }
313
314 static int expand_shrinker_info(int new_id)
315 {
316         int ret = 0;
317         int new_nr_max = new_id + 1;
318         int map_size, defer_size = 0;
319         int old_map_size, old_defer_size = 0;
320         struct mem_cgroup *memcg;
321
322         if (!need_expand(new_nr_max))
323                 goto out;
324
325         if (!root_mem_cgroup)
326                 goto out;
327
328         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
329
330         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
331         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
332         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
333         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
334
335         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
336         do {
337                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
338                                                old_map_size, old_defer_size);
339                 if (ret) {
340                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
341                         goto out;
342                 }
343         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
344 out:
345         if (!ret)
346                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
347
348         return ret;
349 }
350
351 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
352 {
353         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
354                 struct shrinker_info *info;
355
356                 rcu_read_lock();
357                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
358                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
359                 smp_mb__before_atomic();
360                 set_bit(shrinker_id, info->map);
361                 rcu_read_unlock();
362         }
363 }
364
365 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
366
367 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
368 {
369         int id, ret = -ENOMEM;
370
371         if (mem_cgroup_disabled())
372                 return -ENOSYS;
373
374         down_write(&shrinker_rwsem);
375         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
376         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
377         if (id < 0)
378                 goto unlock;
379
380         if (id >= shrinker_nr_max) {
381                 if (expand_shrinker_info(id)) {
382                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
383                         goto unlock;
384                 }
385         }
386         shrinker->id = id;
387         ret = 0;
388 unlock:
389         up_write(&shrinker_rwsem);
390         return ret;
391 }
392
393 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
394 {
395         int id = shrinker->id;
396
397         BUG_ON(id < 0);
398
399         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
400
401         idr_remove(&shrinker_idr, id);
402 }
403
404 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
405                                    struct mem_cgroup *memcg)
406 {
407         struct shrinker_info *info;
408
409         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
410         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
411 }
412
413 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
414                                   struct mem_cgroup *memcg)
415 {
416         struct shrinker_info *info;
417
418         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
419         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
420 }
421
422 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
423 {
424         int i, nid;
425         long nr;
426         struct mem_cgroup *parent;
427         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
428
429         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
430         if (!parent)
431                 parent = root_mem_cgroup;
432
433         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
434         down_read(&shrinker_rwsem);
435         for_each_node(nid) {
436                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
437                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
438                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
439                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
440                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
441                 }
442         }
443         up_read(&shrinker_rwsem);
444 }
445
446 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
447 {
448         return sc->target_mem_cgroup;
449 }
450
451 /**
452  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
453  * @sc: scan_control in question
454  *
455  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
456  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
457  * shrink_folio_list() is used for throttling instead, which lacks all the
458  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
459  * allocation and configurability.
460  *
461  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
462  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
463  */
464 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
465 {
466         if (!cgroup_reclaim(sc))
467                 return true;
468 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
469         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
470                 return true;
471 #endif
472         return false;
473 }
474 #else
475 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
476 {
477         return -ENOSYS;
478 }
479
480 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
481 {
482 }
483
484 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
485                                    struct mem_cgroup *memcg)
486 {
487         return 0;
488 }
489
490 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
491                                   struct mem_cgroup *memcg)
492 {
493         return 0;
494 }
495
496 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
497 {
498         return false;
499 }
500
501 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
502 {
503         return true;
504 }
505 #endif
506
507 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
508                              struct shrink_control *sc)
509 {
510         int nid = sc->nid;
511
512         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
513                 nid = 0;
514
515         if (sc->memcg &&
516             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
517                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
518                                               sc->memcg);
519
520         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
521 }
522
523
524 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
525                             struct shrink_control *sc)
526 {
527         int nid = sc->nid;
528
529         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
530                 nid = 0;
531
532         if (sc->memcg &&
533             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
534                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
535                                              sc->memcg);
536
537         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
538 }
539
540 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
541 {
542         if (!numa_demotion_enabled)
543                 return false;
544         if (sc && sc->no_demotion)
545                 return false;
546         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
547                 return false;
548
549         return true;
550 }
551
552 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
553                                           int nid,
554                                           struct scan_control *sc)
555 {
556         if (memcg == NULL) {
557                 /*
558                  * For non-memcg reclaim, is there
559                  * space in any swap device?
560                  */
561                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
562                         return true;
563         } else {
564                 /* Is the memcg below its swap limit? */
565                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
566                         return true;
567         }
568
569         /*
570          * The page can not be swapped.
571          *
572          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
573          */
574         return can_demote(nid, sc);
575 }
576
577 /*
578  * This misses isolated folios which are not accounted for to save counters.
579  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
580  * not expected that isolated folios will be a dominating factor.
581  */
582 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
583 {
584         unsigned long nr;
585
586         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
587                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
588         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
589                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
590                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
591
592         return nr;
593 }
594
595 /**
596  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
597  * @lruvec: lru vector
598  * @lru: lru to use
599  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
600  */
601 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
602                                      int zone_idx)
603 {
604         unsigned long size = 0;
605         int zid;
606
607         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
608                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
609
610                 if (!managed_zone(zone))
611                         continue;
612
613                 if (!mem_cgroup_disabled())
614                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
615                 else
616                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
617         }
618         return size;
619 }
620
621 /*
622  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
623  */
624 static int __prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
625 {
626         unsigned int size;
627         int err;
628
629         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
630                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
631                 if (err != -ENOSYS)
632                         return err;
633
634                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
635         }
636
637         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
638         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
639                 size *= nr_node_ids;
640
641         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
642         if (!shrinker->nr_deferred)
643                 return -ENOMEM;
644
645         return 0;
646 }
647
648 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
649 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
650 {
651         va_list ap;
652         int err;
653
654         va_start(ap, fmt);
655         shrinker->name = kvasprintf_const(GFP_KERNEL, fmt, ap);
656         va_end(ap);
657         if (!shrinker->name)
658                 return -ENOMEM;
659
660         err = __prealloc_shrinker(shrinker);
661         if (err) {
662                 kfree_const(shrinker->name);
663                 shrinker->name = NULL;
664         }
665
666         return err;
667 }
668 #else
669 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
670 {
671         return __prealloc_shrinker(shrinker);
672 }
673 #endif
674
675 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
676 {
677 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
678         kfree_const(shrinker->name);
679         shrinker->name = NULL;
680 #endif
681         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
682                 down_write(&shrinker_rwsem);
683                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
684                 up_write(&shrinker_rwsem);
685                 return;
686         }
687
688         kfree(shrinker->nr_deferred);
689         shrinker->nr_deferred = NULL;
690 }
691
692 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
693 {
694         down_write(&shrinker_rwsem);
695         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
696         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
697         shrinker_debugfs_add(shrinker);
698         up_write(&shrinker_rwsem);
699 }
700
701 static int __register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
702 {
703         int err = __prealloc_shrinker(shrinker);
704
705         if (err)
706                 return err;
707         register_shrinker_prepared(shrinker);
708         return 0;
709 }
710
711 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
712 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
713 {
714         va_list ap;
715         int err;
716
717         va_start(ap, fmt);
718         shrinker->name = kvasprintf_const(GFP_KERNEL, fmt, ap);
719         va_end(ap);
720         if (!shrinker->name)
721                 return -ENOMEM;
722
723         err = __register_shrinker(shrinker);
724         if (err) {
725                 kfree_const(shrinker->name);
726                 shrinker->name = NULL;
727         }
728         return err;
729 }
730 #else
731 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
732 {
733         return __register_shrinker(shrinker);
734 }
735 #endif
736 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
737
738 /*
739  * Remove one
740  */
741 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
742 {
743         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
744                 return;
745
746         down_write(&shrinker_rwsem);
747         list_del(&shrinker->list);
748         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
749         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
750                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
751         shrinker_debugfs_remove(shrinker);
752         up_write(&shrinker_rwsem);
753
754         kfree(shrinker->nr_deferred);
755         shrinker->nr_deferred = NULL;
756 }
757 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
758
759 /**
760  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
761  *
762  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
763  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
764  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
765  * rcu.
766  */
767 void synchronize_shrinkers(void)
768 {
769         down_write(&shrinker_rwsem);
770         up_write(&shrinker_rwsem);
771 }
772 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
773
774 #define SHRINK_BATCH 128
775
776 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
777                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
778 {
779         unsigned long freed = 0;
780         unsigned long long delta;
781         long total_scan;
782         long freeable;
783         long nr;
784         long new_nr;
785         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
786                                           : SHRINK_BATCH;
787         long scanned = 0, next_deferred;
788
789         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
790         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
791                 return freeable;
792
793         /*
794          * copy the current shrinker scan count into a local variable
795          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
796          * don't also do this scanning work.
797          */
798         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
799
800         if (shrinker->seeks) {
801                 delta = freeable >> priority;
802                 delta *= 4;
803                 do_div(delta, shrinker->seeks);
804         } else {
805                 /*
806                  * These objects don't require any IO to create. Trim
807                  * them aggressively under memory pressure to keep
808                  * them from causing refetches in the IO caches.
809                  */
810                 delta = freeable / 2;
811         }
812
813         total_scan = nr >> priority;
814         total_scan += delta;
815         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
816
817         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
818                                    freeable, delta, total_scan, priority);
819
820         /*
821          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
822          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
823          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
824          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
825          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
826          * objects spread over several slabs with usage less than the
827          * batch_size.
828          *
829          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
830          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
831          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
832          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
833          * possible.
834          */
835         while (total_scan >= batch_size ||
836                total_scan >= freeable) {
837                 unsigned long ret;
838                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
839
840                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
841                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
842                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
843                 if (ret == SHRINK_STOP)
844                         break;
845                 freed += ret;
846
847                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
848                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
849                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
850
851                 cond_resched();
852         }
853
854         /*
855          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
856          * done, decreased by old deferred work that was done now.
857          *
858          * And it is capped to two times of the freeable items.
859          */
860         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
861         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
862
863         /*
864          * move the unused scan count back into the shrinker in a
865          * manner that handles concurrent updates.
866          */
867         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
868
869         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
870         return freed;
871 }
872
873 #ifdef CONFIG_MEMCG
874 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
875                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
876 {
877         struct shrinker_info *info;
878         unsigned long ret, freed = 0;
879         int i;
880
881         if (!mem_cgroup_online(memcg))
882                 return 0;
883
884         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
885                 return 0;
886
887         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
888         if (unlikely(!info))
889                 goto unlock;
890
891         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
892                 struct shrink_control sc = {
893                         .gfp_mask = gfp_mask,
894                         .nid = nid,
895                         .memcg = memcg,
896                 };
897                 struct shrinker *shrinker;
898
899                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
900                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
901                         if (!shrinker)
902                                 clear_bit(i, info->map);
903                         continue;
904                 }
905
906                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
907                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
908                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
909                         continue;
910
911                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
912                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
913                         clear_bit(i, info->map);
914                         /*
915                          * After the shrinker reported that it had no objects to
916                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
917                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
918                          * added. To make sure, we have the bit set in this
919                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
920                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
921                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
922                          * set_shrinker_bit():
923                          *
924                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
925                          *   list_add_tail()    clear_bit()
926                          *   <MB>               <MB>
927                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
928                          */
929                         smp_mb__after_atomic();
930                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
931                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
932                                 ret = 0;
933                         else
934                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
935                 }
936                 freed += ret;
937
938                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
939                         freed = freed ? : 1;
940                         break;
941                 }
942         }
943 unlock:
944         up_read(&shrinker_rwsem);
945         return freed;
946 }
947 #else /* CONFIG_MEMCG */
948 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
949                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
950 {
951         return 0;
952 }
953 #endif /* CONFIG_MEMCG */
954
955 /**
956  * shrink_slab - shrink slab caches
957  * @gfp_mask: allocation context
958  * @nid: node whose slab caches to target
959  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
960  * @priority: the reclaim priority
961  *
962  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
963  *
964  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
965  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
966  *
967  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
968  * are called only if it is the root cgroup.
969  *
970  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
971  * in order to get the scan target.
972  *
973  * Returns the number of reclaimed slab objects.
974  */
975 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
976                                  struct mem_cgroup *memcg,
977                                  int priority)
978 {
979         unsigned long ret, freed = 0;
980         struct shrinker *shrinker;
981
982         /*
983          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
984          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
985          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
986          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
987          * oom.
988          */
989         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
990                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
991
992         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
993                 goto out;
994
995         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
996                 struct shrink_control sc = {
997                         .gfp_mask = gfp_mask,
998                         .nid = nid,
999                         .memcg = memcg,
1000                 };
1001
1002                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
1003                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
1004                         ret = 0;
1005                 freed += ret;
1006                 /*
1007                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
1008                  * prevent the registration from being stalled for long periods
1009                  * by parallel ongoing shrinking.
1010                  */
1011                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
1012                         freed = freed ? : 1;
1013                         break;
1014                 }
1015         }
1016
1017         up_read(&shrinker_rwsem);
1018 out:
1019         cond_resched();
1020         return freed;
1021 }
1022
1023 static void drop_slab_node(int nid)
1024 {
1025         unsigned long freed;
1026         int shift = 0;
1027
1028         do {
1029                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1030
1031                 if (fatal_signal_pending(current))
1032                         return;
1033
1034                 freed = 0;
1035                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
1036                 do {
1037                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
1038                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
1039         } while ((freed >> shift++) > 1);
1040 }
1041
1042 void drop_slab(void)
1043 {
1044         int nid;
1045
1046         for_each_online_node(nid)
1047                 drop_slab_node(nid);
1048 }
1049
1050 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
1051 {
1052         /*
1053          * A freeable page cache folio is referenced only by the caller
1054          * that isolated the folio, the page cache and optional filesystem
1055          * private data at folio->private.
1056          */
1057         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
1058                 1 + folio_nr_pages(folio);
1059 }
1060
1061 /*
1062  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
1063  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
1064  * fsync(), msync() or close().
1065  *
1066  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
1067  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
1068  * that folio is locked, the mapping is pinned.
1069  *
1070  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
1071  * __GFP_FS.
1072  */
1073 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1074                                 struct folio *folio, int error)
1075 {
1076         folio_lock(folio);
1077         if (folio_mapping(folio) == mapping)
1078                 mapping_set_error(mapping, error);
1079         folio_unlock(folio);
1080 }
1081
1082 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1083 {
1084         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1085         int i;
1086
1087         /*
1088          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1089          * throttle as the system is likely near OOM.
1090          */
1091         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1092                 return true;
1093
1094         /*
1095          * If there are a lot of dirty/writeback folios then do not
1096          * throttle as throttling will occur when the folios cycle
1097          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1098          */
1099         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1100                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1101
1102                 if (!managed_zone(zone))
1103                         continue;
1104
1105                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1106                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1107                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1108         }
1109         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1110                 return true;
1111
1112         return false;
1113 }
1114
1115 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1116 {
1117         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1118         long timeout, ret;
1119         DEFINE_WAIT(wait);
1120
1121         /*
1122          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1123          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1124          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1125          */
1126         if (!current_is_kswapd() &&
1127             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1128                 cond_resched();
1129                 return;
1130         }
1131
1132         /*
1133          * These figures are pulled out of thin air.
1134          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1135          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1136          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1137          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1138          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1139          * writeback to a slow device to excessive referenced folios at the tail
1140          * of the inactive LRU.
1141          */
1142         switch(reason) {
1143         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1144                 timeout = HZ/10;
1145
1146                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1147                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1148                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1149                 }
1150
1151                 break;
1152         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1153                 fallthrough;
1154         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1155                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1156                         cond_resched();
1157                         return;
1158                 }
1159
1160                 timeout = 1;
1161
1162                 break;
1163         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1164                 timeout = HZ/50;
1165                 break;
1166         default:
1167                 WARN_ON_ONCE(1);
1168                 timeout = HZ;
1169                 break;
1170         }
1171
1172         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1173         ret = schedule_timeout(timeout);
1174         finish_wait(wqh, &wait);
1175
1176         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1177                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1178
1179         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1180                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1181                                 reason);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Account for folios written if tasks are throttled waiting on dirty
1186  * folios to clean. If enough folios have been cleaned since throttling
1187  * started then wakeup the throttled tasks.
1188  */
1189 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1190                                                         int nr_throttled)
1191 {
1192         unsigned long nr_written;
1193
1194         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1195
1196         /*
1197          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1198          * be synchronised. However, given that the system is
1199          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1200          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1201          * timeout guarantees forward progress.
1202          */
1203         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1204                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1205
1206         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1207                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1208 }
1209
1210 /* possible outcome of pageout() */
1211 typedef enum {
1212         /* failed to write folio out, folio is locked */
1213         PAGE_KEEP,
1214         /* move folio to the active list, folio is locked */
1215         PAGE_ACTIVATE,
1216         /* folio has been sent to the disk successfully, folio is unlocked */
1217         PAGE_SUCCESS,
1218         /* folio is clean and locked */
1219         PAGE_CLEAN,
1220 } pageout_t;
1221
1222 /*
1223  * pageout is called by shrink_folio_list() for each dirty folio.
1224  * Calls ->writepage().
1225  */
1226 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
1227                          struct swap_iocb **plug)
1228 {
1229         /*
1230          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
1231          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1232          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1233          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1234          * PagePrivate for that.
1235          *
1236          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1237          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
1238          * will block.
1239          *
1240          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
1241          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1242          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1243          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1244          */
1245         if (!is_page_cache_freeable(folio))
1246                 return PAGE_KEEP;
1247         if (!mapping) {
1248                 /*
1249                  * Some data journaling orphaned folios can have
1250                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1251                  */
1252                 if (folio_test_private(folio)) {
1253                         if (try_to_free_buffers(folio)) {
1254                                 folio_clear_dirty(folio);
1255                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
1256                                 return PAGE_CLEAN;
1257                         }
1258                 }
1259                 return PAGE_KEEP;
1260         }
1261         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1262                 return PAGE_ACTIVATE;
1263
1264         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
1265                 int res;
1266                 struct writeback_control wbc = {
1267                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1268                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1269                         .range_start = 0,
1270                         .range_end = LLONG_MAX,
1271                         .for_reclaim = 1,
1272                         .swap_plug = plug,
1273                 };
1274
1275                 folio_set_reclaim(folio);
1276                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
1277                 if (res < 0)
1278                         handle_write_error(mapping, folio, res);
1279                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1280                         folio_clear_reclaim(folio);
1281                         return PAGE_ACTIVATE;
1282                 }
1283
1284                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
1285                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1286                         folio_clear_reclaim(folio);
1287                 }
1288                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
1289                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
1290                 return PAGE_SUCCESS;
1291         }
1292
1293         return PAGE_CLEAN;
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Same as remove_mapping, but if the folio is removed from the mapping, it
1298  * gets returned with a refcount of 0.
1299  */
1300 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
1301                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1302 {
1303         int refcount;
1304         void *shadow = NULL;
1305
1306         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1307         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
1308
1309         if (!folio_test_swapcache(folio))
1310                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1311         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1312         /*
1313          * The non racy check for a busy folio.
1314          *
1315          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1316          * a ref to the folio, it may be possible that they dirty it then
1317          * drop the reference. So if the dirty flag is tested before the
1318          * refcount here, then the following race may occur:
1319          *
1320          * get_user_pages(&page);
1321          * [user mapping goes away]
1322          * write_to(page);
1323          *                              !folio_test_dirty(folio)    [good]
1324          * folio_set_dirty(folio);
1325          * folio_put(folio);
1326          *                              !refcount(folio)   [good, discard it]
1327          *
1328          * [oops, our write_to data is lost]
1329          *
1330          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1331          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the folio->flags
1332          * load is not satisfied before that of folio->_refcount.
1333          *
1334          * Note that if the dirty flag is always set via folio_mark_dirty,
1335          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1336          */
1337         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
1338         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
1339                 goto cannot_free;
1340         /* note: atomic_cmpxchg in folio_ref_freeze provides the smp_rmb */
1341         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
1342                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
1343                 goto cannot_free;
1344         }
1345
1346         if (folio_test_swapcache(folio)) {
1347                 swp_entry_t swap = folio_swap_entry(folio);
1348
1349                 /* get a shadow entry before mem_cgroup_swapout() clears folio_memcg() */
1350                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1351                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1352                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
1353                 __delete_from_swap_cache(folio, swap, shadow);
1354                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1355                 put_swap_folio(folio, swap);
1356         } else {
1357                 void (*free_folio)(struct folio *);
1358
1359                 free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
1360                 /*
1361                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1362                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1363                  *
1364                  * But don't store shadows in an address space that is
1365                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1366                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1367                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1368                  * back.
1369                  *
1370                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1371                  * only page cache folios found in these are zero pages
1372                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1373                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1374                  * same address_space.
1375                  */
1376                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
1377                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1378                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1379                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
1380                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1381                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1382                         inode_add_lru(mapping->host);
1383                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1384
1385                 if (free_folio)
1386                         free_folio(folio);
1387         }
1388
1389         return 1;
1390
1391 cannot_free:
1392         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1393         if (!folio_test_swapcache(folio))
1394                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1395         return 0;
1396 }
1397
1398 /**
1399  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
1400  * @mapping: The address space.
1401  * @folio: The folio to remove.
1402  *
1403  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
1404  * on it, removal will fail.
1405  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
1406  * could not be removed.
1407  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
1408  * hold its lock.
1409  */
1410 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
1411 {
1412         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
1413                 /*
1414                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
1415                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1416                  * atomic operation.
1417                  */
1418                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
1419                 return folio_nr_pages(folio);
1420         }
1421         return 0;
1422 }
1423
1424 /**
1425  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
1426  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
1427  *
1428  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
1429  * The folio may still be unevictable for other reasons.
1430  *
1431  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1432  */
1433 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
1434 {
1435         folio_add_lru(folio);
1436         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
1437 }
1438
1439 enum folio_references {
1440         FOLIOREF_RECLAIM,
1441         FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN,
1442         FOLIOREF_KEEP,
1443         FOLIOREF_ACTIVATE,
1444 };
1445
1446 static enum folio_references folio_check_references(struct folio *folio,
1447                                                   struct scan_control *sc)
1448 {
1449         int referenced_ptes, referenced_folio;
1450         unsigned long vm_flags;
1451
1452         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
1453                                            &vm_flags);
1454         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
1455
1456         /*
1457          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
1458          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
1459          */
1460         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1461                 return FOLIOREF_ACTIVATE;
1462
1463         /* rmap lock contention: rotate */
1464         if (referenced_ptes == -1)
1465                 return FOLIOREF_KEEP;
1466
1467         if (referenced_ptes) {
1468                 /*
1469                  * All mapped folios start out with page table
1470                  * references from the instantiating fault, so we need
1471                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
1472                  * than once.
1473                  *
1474                  * Mark it and spare it for another trip around the
1475                  * inactive list.  Another page table reference will
1476                  * lead to its activation.
1477                  *
1478                  * Note: the mark is set for activated folios as well
1479                  * so that recently deactivated but used folios are
1480                  * quickly recovered.
1481                  */
1482                 folio_set_referenced(folio);
1483
1484                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
1485                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
1486
1487                 /*
1488                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
1489                  */
1490                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio))
1491                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
1492
1493                 return FOLIOREF_KEEP;
1494         }
1495
1496         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
1497         if (referenced_folio && folio_is_file_lru(folio))
1498                 return FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN;
1499
1500         return FOLIOREF_RECLAIM;
1501 }
1502
1503 /* Check if a folio is dirty or under writeback */
1504 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
1505                                        bool *dirty, bool *writeback)
1506 {
1507         struct address_space *mapping;
1508
1509         /*
1510          * Anonymous folios are not handled by flushers and must be written
1511          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them.
1512          * MADV_FREE anonymous folios are put into inactive file list too.
1513          * They could be mistakenly treated as file lru. So further anon
1514          * test is needed.
1515          */
1516         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
1517             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
1518                 *dirty = false;
1519                 *writeback = false;
1520                 return;
1521         }
1522
1523         /* By default assume that the folio flags are accurate */
1524         *dirty = folio_test_dirty(folio);
1525         *writeback = folio_test_writeback(folio);
1526
1527         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1528         if (!folio_test_private(folio))
1529                 return;
1530
1531         mapping = folio_mapping(folio);
1532         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1533                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(folio, dirty, writeback);
1534 }
1535
1536 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long private)
1537 {
1538         struct page *target_page;
1539         nodemask_t *allowed_mask;
1540         struct migration_target_control *mtc;
1541
1542         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1543
1544         allowed_mask = mtc->nmask;
1545         /*
1546          * make sure we allocate from the target node first also trying to
1547          * demote or reclaim pages from the target node via kswapd if we are
1548          * low on free memory on target node. If we don't do this and if
1549          * we have free memory on the slower(lower) memtier, we would start
1550          * allocating pages from slower(lower) memory tiers without even forcing
1551          * a demotion of cold pages from the target memtier. This can result
1552          * in the kernel placing hot pages in slower(lower) memory tiers.
1553          */
1554         mtc->nmask = NULL;
1555         mtc->gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1556         target_page = alloc_migration_target(page, (unsigned long)mtc);
1557         if (target_page)
1558                 return target_page;
1559
1560         mtc->gfp_mask &= ~__GFP_THISNODE;
1561         mtc->nmask = allowed_mask;
1562
1563         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)mtc);
1564 }
1565
1566 /*
1567  * Take folios on @demote_folios and attempt to demote them to another node.
1568  * Folios which are not demoted are left on @demote_folios.
1569  */
1570 static unsigned int demote_folio_list(struct list_head *demote_folios,
1571                                      struct pglist_data *pgdat)
1572 {
1573         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1574         unsigned int nr_succeeded;
1575         nodemask_t allowed_mask;
1576
1577         struct migration_target_control mtc = {
1578                 /*
1579                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1580                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1581                  * instead of migrated.
1582                  */
1583                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) | __GFP_NOWARN |
1584                         __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1585                 .nid = target_nid,
1586                 .nmask = &allowed_mask
1587         };
1588
1589         if (list_empty(demote_folios))
1590                 return 0;
1591
1592         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1593                 return 0;
1594
1595         node_get_allowed_targets(pgdat, &allowed_mask);
1596
1597         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1598         migrate_pages(demote_folios, alloc_demote_page, NULL,
1599                       (unsigned long)&mtc, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1600                       &nr_succeeded);
1601
1602         if (current_is_kswapd())
1603                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1604         else
1605                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1606
1607         return nr_succeeded;
1608 }
1609
1610 static bool may_enter_fs(struct folio *folio, gfp_t gfp_mask)
1611 {
1612         if (gfp_mask & __GFP_FS)
1613                 return true;
1614         if (!folio_test_swapcache(folio) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
1615                 return false;
1616         /*
1617          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1618          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1619          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1620          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1621          * is safe.
1622          */
1623         return !data_race(folio_swap_flags(folio) & SWP_FS_OPS);
1624 }
1625
1626 /*
1627  * shrink_folio_list() returns the number of reclaimed pages
1628  */
1629 static unsigned int shrink_folio_list(struct list_head *folio_list,
1630                 struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc,
1631                 struct reclaim_stat *stat, bool ignore_references)
1632 {
1633         LIST_HEAD(ret_folios);
1634         LIST_HEAD(free_folios);
1635         LIST_HEAD(demote_folios);
1636         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1637         unsigned int pgactivate = 0;
1638         bool do_demote_pass;
1639         struct swap_iocb *plug = NULL;
1640
1641         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1642         cond_resched();
1643         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1644
1645 retry:
1646         while (!list_empty(folio_list)) {
1647                 struct address_space *mapping;
1648                 struct folio *folio;
1649                 enum folio_references references = FOLIOREF_RECLAIM;
1650                 bool dirty, writeback;
1651                 unsigned int nr_pages;
1652
1653                 cond_resched();
1654
1655                 folio = lru_to_folio(folio_list);
1656                 list_del(&folio->lru);
1657
1658                 if (!folio_trylock(folio))
1659                         goto keep;
1660
1661                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1662
1663                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1664
1665                 /* Account the number of base pages */
1666                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1667
1668                 if (unlikely(!folio_evictable(folio)))
1669                         goto activate_locked;
1670
1671                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1672                         goto keep_locked;
1673
1674                 /* folio_update_gen() tried to promote this page? */
1675                 if (lru_gen_enabled() && !ignore_references &&
1676                     folio_mapped(folio) && folio_test_referenced(folio))
1677                         goto keep_locked;
1678
1679                 /*
1680                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1681                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1682                  * folios if the tail of the LRU is all dirty unqueued folios.
1683                  */
1684                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1685                 if (dirty || writeback)
1686                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1687
1688                 if (dirty && !writeback)
1689                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1690
1691                 /*
1692                  * Treat this folio as congested if folios are cycling
1693                  * through the LRU so quickly that the folios marked
1694                  * for immediate reclaim are making it to the end of
1695                  * the LRU a second time.
1696                  */
1697                 if (writeback && folio_test_reclaim(folio))
1698                         stat->nr_congested += nr_pages;
1699
1700                 /*
1701                  * If a folio at the tail of the LRU is under writeback, there
1702                  * are three cases to consider.
1703                  *
1704                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number
1705                  *    of folios under writeback and this folio has both
1706                  *    the writeback and reclaim flags set, then it
1707                  *    indicates that folios are being queued for I/O but
1708                  *    are being recycled through the LRU before the I/O
1709                  *    can complete. Waiting on the folio itself risks an
1710                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback
1711                  *    the folio due to I/O error or disconnected storage
1712                  *    so instead note that the LRU is being scanned too
1713                  *    quickly and the caller can stall after the folio
1714                  *    list has been processed.
1715                  *
1716                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a folio that is
1717                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1718                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1719                  *    not to fs). In this case mark the folio for immediate
1720                  *    reclaim and continue scanning.
1721                  *
1722                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1723                  *    may not have submitted I/O yet. And the loop driver might
1724                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a folio for
1725                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1726                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1727                  *    would probably show more reasons.
1728                  *
1729                  * 3) Legacy memcg encounters a folio that already has the
1730                  *    reclaim flag set. memcg does not have any dirty folio
1731                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1732                  *    folios are in writeback and there is nothing else to
1733                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1734                  *
1735                  * In cases 1) and 2) we activate the folios to get them out of
1736                  * the way while we continue scanning for clean folios on the
1737                  * inactive list and refilling from the active list. The
1738                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1739                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1740                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1741                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1742                  * takes to write them to disk.
1743                  */
1744                 if (folio_test_writeback(folio)) {
1745                         /* Case 1 above */
1746                         if (current_is_kswapd() &&
1747                             folio_test_reclaim(folio) &&
1748                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1749                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1750                                 goto activate_locked;
1751
1752                         /* Case 2 above */
1753                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1754                             !folio_test_reclaim(folio) ||
1755                             !may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask)) {
1756                                 /*
1757                                  * This is slightly racy -
1758                                  * folio_end_writeback() might have
1759                                  * just cleared the reclaim flag, then
1760                                  * setting the reclaim flag here ends up
1761                                  * interpreted as the readahead flag - but
1762                                  * that does not matter enough to care.
1763                                  * What we do want is for this folio to
1764                                  * have the reclaim flag set next time
1765                                  * memcg reclaim reaches the tests above,
1766                                  * so it will then wait for writeback to
1767                                  * avoid OOM; and it's also appropriate
1768                                  * in global reclaim.
1769                                  */
1770                                 folio_set_reclaim(folio);
1771                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1772                                 goto activate_locked;
1773
1774                         /* Case 3 above */
1775                         } else {
1776                                 folio_unlock(folio);
1777                                 folio_wait_writeback(folio);
1778                                 /* then go back and try same folio again */
1779                                 list_add_tail(&folio->lru, folio_list);
1780                                 continue;
1781                         }
1782                 }
1783
1784                 if (!ignore_references)
1785                         references = folio_check_references(folio, sc);
1786
1787                 switch (references) {
1788                 case FOLIOREF_ACTIVATE:
1789                         goto activate_locked;
1790                 case FOLIOREF_KEEP:
1791                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1792                         goto keep_locked;
1793                 case FOLIOREF_RECLAIM:
1794                 case FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN:
1795                         ; /* try to reclaim the folio below */
1796                 }
1797
1798                 /*
1799                  * Before reclaiming the folio, try to relocate
1800                  * its contents to another node.
1801                  */
1802                 if (do_demote_pass &&
1803                     (thp_migration_supported() || !folio_test_large(folio))) {
1804                         list_add(&folio->lru, &demote_folios);
1805                         folio_unlock(folio);
1806                         continue;
1807                 }
1808
1809                 /*
1810                  * Anonymous process memory has backing store?
1811                  * Try to allocate it some swap space here.
1812                  * Lazyfree folio could be freed directly
1813                  */
1814                 if (folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio)) {
1815                         if (!folio_test_swapcache(folio)) {
1816                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1817                                         goto keep_locked;
1818                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1819                                         goto keep_locked;
1820                                 if (folio_test_large(folio)) {
1821                                         /* cannot split folio, skip it */
1822                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1823                                                 goto activate_locked;
1824                                         /*
1825                                          * Split folios without a PMD map right
1826                                          * away. Chances are some or all of the
1827                                          * tail pages can be freed without IO.
1828                                          */
1829                                         if (!folio_entire_mapcount(folio) &&
1830                                             split_folio_to_list(folio,
1831                                                                 folio_list))
1832                                                 goto activate_locked;
1833                                 }
1834                                 if (!add_to_swap(folio)) {
1835                                         if (!folio_test_large(folio))
1836                                                 goto activate_locked_split;
1837                                         /* Fallback to swap normal pages */
1838                                         if (split_folio_to_list(folio,
1839                                                                 folio_list))
1840                                                 goto activate_locked;
1841 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1842                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1843 #endif
1844                                         if (!add_to_swap(folio))
1845                                                 goto activate_locked_split;
1846                                 }
1847                         }
1848                 } else if (folio_test_swapbacked(folio) &&
1849                            folio_test_large(folio)) {
1850                         /* Split shmem folio */
1851                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1852                                 goto keep_locked;
1853                 }
1854
1855                 /*
1856                  * If the folio was split above, the tail pages will make
1857                  * their own pass through this function and be accounted
1858                  * then.
1859                  */
1860                 if ((nr_pages > 1) && !folio_test_large(folio)) {
1861                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1862                         nr_pages = 1;
1863                 }
1864
1865                 /*
1866                  * The folio is mapped into the page tables of one or more
1867                  * processes. Try to unmap it here.
1868                  */
1869                 if (folio_mapped(folio)) {
1870                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1871                         bool was_swapbacked = folio_test_swapbacked(folio);
1872
1873                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
1874                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1875
1876                         try_to_unmap(folio, flags);
1877                         if (folio_mapped(folio)) {
1878                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1879                                 if (!was_swapbacked &&
1880                                     folio_test_swapbacked(folio))
1881                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1882                                 goto activate_locked;
1883                         }
1884                 }
1885
1886                 mapping = folio_mapping(folio);
1887                 if (folio_test_dirty(folio)) {
1888                         /*
1889                          * Only kswapd can writeback filesystem folios
1890                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1891                          * injecting inefficient single-folio I/O into
1892                          * flusher writeback as much as possible: only
1893                          * write folios when we've encountered many
1894                          * dirty folios, and when we've already scanned
1895                          * the rest of the LRU for clean folios and see
1896                          * the same dirty folios again (with the reclaim
1897                          * flag set).
1898                          */
1899                         if (folio_is_file_lru(folio) &&
1900                             (!current_is_kswapd() ||
1901                              !folio_test_reclaim(folio) ||
1902                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1903                                 /*
1904                                  * Immediately reclaim when written back.
1905                                  * Similar in principle to deactivate_page()
1906                                  * except we already have the folio isolated
1907                                  * and know it's dirty
1908                                  */
1909                                 node_stat_mod_folio(folio, NR_VMSCAN_IMMEDIATE,
1910                                                 nr_pages);
1911                                 folio_set_reclaim(folio);
1912
1913                                 goto activate_locked;
1914                         }
1915
1916                         if (references == FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN)
1917                                 goto keep_locked;
1918                         if (!may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask))
1919                                 goto keep_locked;
1920                         if (!sc->may_writepage)
1921                                 goto keep_locked;
1922
1923                         /*
1924                          * Folio is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1925                          * potentially exists to avoid CPU writes after I/O
1926                          * starts and then write it out here.
1927                          */
1928                         try_to_unmap_flush_dirty();
1929                         switch (pageout(folio, mapping, &plug)) {
1930                         case PAGE_KEEP:
1931                                 goto keep_locked;
1932                         case PAGE_ACTIVATE:
1933                                 goto activate_locked;
1934                         case PAGE_SUCCESS:
1935                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1936
1937                                 if (folio_test_writeback(folio))
1938                                         goto keep;
1939                                 if (folio_test_dirty(folio))
1940                                         goto keep;
1941
1942                                 /*
1943                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1944                                  * ahead and try to reclaim the folio.
1945                                  */
1946                                 if (!folio_trylock(folio))
1947                                         goto keep;
1948                                 if (folio_test_dirty(folio) ||
1949                                     folio_test_writeback(folio))
1950                                         goto keep_locked;
1951                                 mapping = folio_mapping(folio);
1952                                 fallthrough;
1953                         case PAGE_CLEAN:
1954                                 ; /* try to free the folio below */
1955                         }
1956                 }
1957
1958                 /*
1959                  * If the folio has buffers, try to free the buffer
1960                  * mappings associated with this folio. If we succeed
1961                  * we try to free the folio as well.
1962                  *
1963                  * We do this even if the folio is dirty.
1964                  * filemap_release_folio() does not perform I/O, but it
1965                  * is possible for a folio to have the dirty flag set,
1966                  * but it is actually clean (all its buffers are clean).
1967                  * This happens if the buffers were written out directly,
1968                  * with submit_bh(). ext3 will do this, as well as
1969                  * the blockdev mapping.  filemap_release_folio() will
1970                  * discover that cleanness and will drop the buffers
1971                  * and mark the folio clean - it can be freed.
1972                  *
1973                  * Rarely, folios can have buffers and no ->mapping.
1974                  * These are the folios which were not successfully
1975                  * invalidated in truncate_cleanup_folio().  We try to
1976                  * drop those buffers here and if that worked, and the
1977                  * folio is no longer mapped into process address space
1978                  * (refcount == 1) it can be freed.  Otherwise, leave
1979                  * the folio on the LRU so it is swappable.
1980                  */
1981                 if (folio_has_private(folio)) {
1982                         if (!filemap_release_folio(folio, sc->gfp_mask))
1983                                 goto activate_locked;
1984                         if (!mapping && folio_ref_count(folio) == 1) {
1985                                 folio_unlock(folio);
1986                                 if (folio_put_testzero(folio))
1987                                         goto free_it;
1988                                 else {
1989                                         /*
1990                                          * rare race with speculative reference.
1991                                          * the speculative reference will free
1992                                          * this folio shortly, so we may
1993                                          * increment nr_reclaimed here (and
1994                                          * leave it off the LRU).
1995                                          */
1996                                         nr_reclaimed += nr_pages;
1997                                         continue;
1998                                 }
1999                         }
2000                 }
2001
2002                 if (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio)) {
2003                         /* follow __remove_mapping for reference */
2004                         if (!folio_ref_freeze(folio, 1))
2005                                 goto keep_locked;
2006                         /*
2007                          * The folio has only one reference left, which is
2008                          * from the isolation. After the caller puts the
2009                          * folio back on the lru and drops the reference, the
2010                          * folio will be freed anyway. It doesn't matter
2011                          * which lru it goes on. So we don't bother checking
2012                          * the dirty flag here.
2013                          */
2014                         count_vm_events(PGLAZYFREED, nr_pages);
2015                         count_memcg_folio_events(folio, PGLAZYFREED, nr_pages);
2016                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
2017                                                          sc->target_mem_cgroup))
2018                         goto keep_locked;
2019
2020                 folio_unlock(folio);
2021 free_it:
2022                 /*
2023                  * Folio may get swapped out as a whole, need to account
2024                  * all pages in it.
2025                  */
2026                 nr_reclaimed += nr_pages;
2027
2028                 /*
2029                  * Is there need to periodically free_folio_list? It would
2030                  * appear not as the counts should be low
2031                  */
2032                 if (unlikely(folio_test_large(folio)))
2033                         destroy_large_folio(folio);
2034                 else
2035                         list_add(&folio->lru, &free_folios);
2036                 continue;
2037
2038 activate_locked_split:
2039                 /*
2040                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
2041                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
2042                  */
2043                 if (nr_pages > 1) {
2044                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
2045                         nr_pages = 1;
2046                 }
2047 activate_locked:
2048                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
2049                 if (folio_test_swapcache(folio) &&
2050                     (mem_cgroup_swap_full(folio) || folio_test_mlocked(folio)))
2051                         folio_free_swap(folio);
2052                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
2053                 if (!folio_test_mlocked(folio)) {
2054                         int type = folio_is_file_lru(folio);
2055                         folio_set_active(folio);
2056                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
2057                         count_memcg_folio_events(folio, PGACTIVATE, nr_pages);
2058                 }
2059 keep_locked:
2060                 folio_unlock(folio);
2061 keep:
2062                 list_add(&folio->lru, &ret_folios);
2063                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio) ||
2064                                 folio_test_unevictable(folio), folio);
2065         }
2066         /* 'folio_list' is always empty here */
2067
2068         /* Migrate folios selected for demotion */
2069         nr_reclaimed += demote_folio_list(&demote_folios, pgdat);
2070         /* Folios that could not be demoted are still in @demote_folios */
2071         if (!list_empty(&demote_folios)) {
2072                 /* Folios which weren't demoted go back on @folio_list for retry: */
2073                 list_splice_init(&demote_folios, folio_list);
2074                 do_demote_pass = false;
2075                 goto retry;
2076         }
2077
2078         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
2079
2080         mem_cgroup_uncharge_list(&free_folios);
2081         try_to_unmap_flush();
2082         free_unref_page_list(&free_folios);
2083
2084         list_splice(&ret_folios, folio_list);
2085         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
2086
2087         if (plug)
2088                 swap_write_unplug(plug);
2089         return nr_reclaimed;
2090 }
2091
2092 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
2093                                            struct list_head *folio_list)
2094 {
2095         struct scan_control sc = {
2096                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2097                 .may_unmap = 1,
2098         };
2099         struct reclaim_stat stat;
2100         unsigned int nr_reclaimed;
2101         struct folio *folio, *next;
2102         LIST_HEAD(clean_folios);
2103         unsigned int noreclaim_flag;
2104
2105         list_for_each_entry_safe(folio, next, folio_list, lru) {
2106                 if (!folio_test_hugetlb(folio) && folio_is_file_lru(folio) &&
2107                     !folio_test_dirty(folio) && !__folio_test_movable(folio) &&
2108                     !folio_test_unevictable(folio)) {
2109                         folio_clear_active(folio);
2110                         list_move(&folio->lru, &clean_folios);
2111                 }
2112         }
2113
2114         /*
2115          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
2116          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
2117          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
2118          * change in the future.
2119          */
2120         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2121         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&clean_folios, zone->zone_pgdat, &sc,
2122                                         &stat, true);
2123         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2124
2125         list_splice(&clean_folios, folio_list);
2126         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2127                             -(long)nr_reclaimed);
2128         /*
2129          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
2130          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
2131          * discard so isolated count will be mismatched.
2132          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
2133          */
2134         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
2135                             stat.nr_lazyfree_fail);
2136         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2137                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
2138         return nr_reclaimed;
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2143  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2144  */
2145 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2146                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2147 {
2148         int zid;
2149
2150         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2151                 if (!nr_zone_taken[zid])
2152                         continue;
2153
2154                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2155         }
2156
2157 }
2158
2159 /*
2160  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2161  *
2162  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2163  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2164  * and working on them outside the LRU lock.
2165  *
2166  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2167  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2168  *
2169  * Lru_lock must be held before calling this function.
2170  *
2171  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2172  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2173  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2174  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2175  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2176  * @lru:        LRU list id for isolating
2177  *
2178  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2179  */
2180 static unsigned long isolate_lru_folios(unsigned long nr_to_scan,
2181                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2182                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2183                 enum lru_list lru)
2184 {
2185         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2186         unsigned long nr_taken = 0;
2187         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2188         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2189         unsigned long skipped = 0;
2190         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2191         LIST_HEAD(folios_skipped);
2192
2193         total_scan = 0;
2194         scan = 0;
2195         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2196                 struct list_head *move_to = src;
2197                 struct folio *folio;
2198
2199                 folio = lru_to_folio(src);
2200                 prefetchw_prev_lru_folio(folio, src, flags);
2201
2202                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
2203                 total_scan += nr_pages;
2204
2205                 if (folio_zonenum(folio) > sc->reclaim_idx) {
2206                         nr_skipped[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
2207                         move_to = &folios_skipped;
2208                         goto move;
2209                 }
2210
2211                 /*
2212                  * Do not count skipped folios because that makes the function
2213                  * return with no isolated folios if the LRU mostly contains
2214                  * ineligible folios.  This causes the VM to not reclaim any
2215                  * folios, triggering a premature OOM.
2216                  * Account all pages in a folio.
2217                  */
2218                 scan += nr_pages;
2219
2220                 if (!folio_test_lru(folio))
2221                         goto move;
2222                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
2223                         goto move;
2224
2225                 /*
2226                  * Be careful not to clear the lru flag until after we're
2227                  * sure the folio is not being freed elsewhere -- the
2228                  * folio release code relies on it.
2229                  */
2230                 if (unlikely(!folio_try_get(folio)))
2231                         goto move;
2232
2233                 if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
2234                         /* Another thread is already isolating this folio */
2235                         folio_put(folio);
2236                         goto move;
2237                 }
2238
2239                 nr_taken += nr_pages;
2240                 nr_zone_taken[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
2241                 move_to = dst;
2242 move:
2243                 list_move(&folio->lru, move_to);
2244         }
2245
2246         /*
2247          * Splice any skipped folios to the start of the LRU list. Note that
2248          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2249          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2250          * scanning would soon rescan the same folios to skip and waste lots
2251          * of cpu cycles.
2252          */
2253         if (!list_empty(&folios_skipped)) {
2254                 int zid;
2255
2256                 list_splice(&folios_skipped, src);
2257                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2258                         if (!nr_skipped[zid])
2259                                 continue;
2260
2261                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2262                         skipped += nr_skipped[zid];
2263                 }
2264         }
2265         *nr_scanned = total_scan;
2266         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2267                                     total_scan, skipped, nr_taken,
2268                                     sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED, lru);
2269         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2270         return nr_taken;
2271 }
2272
2273 /**
2274  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
2275  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
2276  *
2277  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
2278  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
2279  *
2280  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
2281  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
2282  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
2283  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2284  *
2285  * Context:
2286  *
2287  * (1) Must be called with an elevated refcount on the folio. This is a
2288  *     fundamental difference from isolate_lru_folios() (which is called
2289  *     without a stable reference).
2290  * (2) The lru_lock must not be held.
2291  * (3) Interrupts must be enabled.
2292  *
2293  * Return: 0 if the folio was removed from an LRU list.
2294  * -EBUSY if the folio was not on an LRU list.
2295  */
2296 int folio_isolate_lru(struct folio *folio)
2297 {
2298         int ret = -EBUSY;
2299
2300         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
2301
2302         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
2303                 struct lruvec *lruvec;
2304
2305                 folio_get(folio);
2306                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2307                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
2308                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2309                 ret = 0;
2310         }
2311
2312         return ret;
2313 }
2314
2315 /*
2316  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2317  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2318  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2319  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2320  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2321  */
2322 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2323                 struct scan_control *sc)
2324 {
2325         unsigned long inactive, isolated;
2326         bool too_many;
2327
2328         if (current_is_kswapd())
2329                 return 0;
2330
2331         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2332                 return 0;
2333
2334         if (file) {
2335                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2336                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2337         } else {
2338                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2339                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2340         }
2341
2342         /*
2343          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2344          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2345          * deadlock.
2346          */
2347         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2348                 inactive >>= 3;
2349
2350         too_many = isolated > inactive;
2351
2352         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2353         if (!too_many)
2354                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2355
2356         return too_many;
2357 }
2358
2359 /*
2360  * move_folios_to_lru() moves folios from private @list to appropriate LRU list.
2361  * On return, @list is reused as a list of folios to be freed by the caller.
2362  *
2363  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2364  */
2365 static unsigned int move_folios_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2366                 struct list_head *list)
2367 {
2368         int nr_pages, nr_moved = 0;
2369         LIST_HEAD(folios_to_free);
2370
2371         while (!list_empty(list)) {
2372                 struct folio *folio = lru_to_folio(list);
2373
2374                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
2375                 list_del(&folio->lru);
2376                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2377                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2378                         folio_putback_lru(folio);
2379                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2380                         continue;
2381                 }
2382
2383                 /*
2384                  * The folio_set_lru needs to be kept here for list integrity.
2385                  * Otherwise:
2386                  *   #0 move_folios_to_lru             #1 release_pages
2387                  *   if (!folio_put_testzero())
2388                  *                                    if (folio_put_testzero())
2389                  *                                      !lru //skip lru_lock
2390                  *     folio_set_lru()
2391                  *     list_add(&folio->lru,)
2392                  *                                        list_add(&folio->lru,)
2393                  */
2394                 folio_set_lru(folio);
2395
2396                 if (unlikely(folio_put_testzero(folio))) {
2397                         __folio_clear_lru_flags(folio);
2398
2399                         if (unlikely(folio_test_large(folio))) {
2400                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2401                                 destroy_large_folio(folio);
2402                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2403                         } else
2404                                 list_add(&folio->lru, &folios_to_free);
2405
2406                         continue;
2407                 }
2408
2409                 /*
2410                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2411                  * inhibits memcg migration).
2412                  */
2413                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_matches_lruvec(folio, lruvec), folio);
2414                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
2415                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
2416                 nr_moved += nr_pages;
2417                 if (folio_test_active(folio))
2418                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2419         }
2420
2421         /*
2422          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2423          */
2424         list_splice(&folios_to_free, list);
2425
2426         return nr_moved;
2427 }
2428
2429 /*
2430  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
2431  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
2432  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
2433  */
2434 static int current_may_throttle(void)
2435 {
2436         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
2437 }
2438
2439 /*
2440  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2441  * of reclaimed pages
2442  */
2443 static unsigned long shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan,
2444                 struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2445                 enum lru_list lru)
2446 {
2447         LIST_HEAD(folio_list);
2448         unsigned long nr_scanned;
2449         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2450         unsigned long nr_taken;
2451         struct reclaim_stat stat;
2452         bool file = is_file_lru(lru);
2453         enum vm_event_item item;
2454         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2455         bool stalled = false;
2456
2457         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2458                 if (stalled)
2459                         return 0;
2460
2461                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2462                 stalled = true;
2463                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2464
2465                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2466                 if (fatal_signal_pending(current))
2467                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2468         }
2469
2470         lru_add_drain();
2471
2472         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2473
2474         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &folio_list,
2475                                      &nr_scanned, sc, lru);
2476
2477         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2478         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2479         if (!cgroup_reclaim(sc))
2480                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2481         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2482         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2483
2484         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2485
2486         if (nr_taken == 0)
2487                 return 0;
2488
2489         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&folio_list, pgdat, sc, &stat, false);
2490
2491         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2492         move_folios_to_lru(lruvec, &folio_list);
2493
2494         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2495         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2496         if (!cgroup_reclaim(sc))
2497                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2498         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2499         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2500         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2501
2502         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2503         mem_cgroup_uncharge_list(&folio_list);
2504         free_unref_page_list(&folio_list);
2505
2506         /*
2507          * If dirty folios are scanned that are not queued for IO, it
2508          * implies that flushers are not doing their job. This can
2509          * happen when memory pressure pushes dirty folios to the end of
2510          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2511          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2512          * dirty folios grows not through writes but through memory
2513          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2514          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2515          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2516          */
2517         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
2518                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2519                 /*
2520                  * For cgroupv1 dirty throttling is achieved by waking up
2521                  * the kernel flusher here and later waiting on folios
2522                  * which are in writeback to finish (see shrink_folio_list()).
2523                  *
2524                  * Flusher may not be able to issue writeback quickly
2525                  * enough for cgroupv1 writeback throttling to work
2526                  * on a large system.
2527                  */
2528                 if (!writeback_throttling_sane(sc))
2529                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
2530         }
2531
2532         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2533         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2534         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2535         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2536         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2537         sc->nr.taken += nr_taken;
2538         if (file)
2539                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2540
2541         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2542                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2543         return nr_reclaimed;
2544 }
2545
2546 /*
2547  * shrink_active_list() moves folios from the active LRU to the inactive LRU.
2548  *
2549  * We move them the other way if the folio is referenced by one or more
2550  * processes.
2551  *
2552  * If the folios are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2553  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2554  * the folios are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2555  * we should drop lru_lock around each folio.  It's impossible to balance
2556  * this, so instead we remove the folios from the LRU while processing them.
2557  * It is safe to rely on the active flag against the non-LRU folios in here
2558  * because nobody will play with that bit on a non-LRU folio.
2559  *
2560  * The downside is that we have to touch folio->_refcount against each folio.
2561  * But we had to alter folio->flags anyway.
2562  */
2563 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2564                                struct lruvec *lruvec,
2565                                struct scan_control *sc,
2566                                enum lru_list lru)
2567 {
2568         unsigned long nr_taken;
2569         unsigned long nr_scanned;
2570         unsigned long vm_flags;
2571         LIST_HEAD(l_hold);      /* The folios which were snipped off */
2572         LIST_HEAD(l_active);
2573         LIST_HEAD(l_inactive);
2574         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2575         unsigned nr_rotated = 0;
2576         int file = is_file_lru(lru);
2577         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2578
2579         lru_add_drain();
2580
2581         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2582
2583         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2584                                      &nr_scanned, sc, lru);
2585
2586         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2587
2588         if (!cgroup_reclaim(sc))
2589                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2590         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2591
2592         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2593
2594         while (!list_empty(&l_hold)) {
2595                 struct folio *folio;
2596
2597                 cond_resched();
2598                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2599                 list_del(&folio->lru);
2600
2601                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2602                         folio_putback_lru(folio);
2603                         continue;
2604                 }
2605
2606                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2607                         if (folio_test_private(folio) && folio_trylock(folio)) {
2608                                 if (folio_test_private(folio))
2609                                         filemap_release_folio(folio, 0);
2610                                 folio_unlock(folio);
2611                         }
2612                 }
2613
2614                 /* Referenced or rmap lock contention: rotate */
2615                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2616                                      &vm_flags) != 0) {
2617                         /*
2618                          * Identify referenced, file-backed active folios and
2619                          * give them one more trip around the active list. So
2620                          * that executable code get better chances to stay in
2621                          * memory under moderate memory pressure.  Anon folios
2622                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2623                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC folios,
2624                          * so we ignore them here.
2625                          */
2626                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio)) {
2627                                 nr_rotated += folio_nr_pages(folio);
2628                                 list_add(&folio->lru, &l_active);
2629                                 continue;
2630                         }
2631                 }
2632
2633                 folio_clear_active(folio);      /* we are de-activating */
2634                 folio_set_workingset(folio);
2635                 list_add(&folio->lru, &l_inactive);
2636         }
2637
2638         /*
2639          * Move folios back to the lru list.
2640          */
2641         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2642
2643         nr_activate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_active);
2644         nr_deactivate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2645         /* Keep all free folios in l_active list */
2646         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2647
2648         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2649         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2650
2651         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2652         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2653
2654         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2655         free_unref_page_list(&l_active);
2656         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2657                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2658 }
2659
2660 static unsigned int reclaim_folio_list(struct list_head *folio_list,
2661                                       struct pglist_data *pgdat)
2662 {
2663         struct reclaim_stat dummy_stat;
2664         unsigned int nr_reclaimed;
2665         struct folio *folio;
2666         struct scan_control sc = {
2667                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2668                 .may_writepage = 1,
2669                 .may_unmap = 1,
2670                 .may_swap = 1,
2671                 .no_demotion = 1,
2672         };
2673
2674         nr_reclaimed = shrink_folio_list(folio_list, pgdat, &sc, &dummy_stat, false);
2675         while (!list_empty(folio_list)) {
2676                 folio = lru_to_folio(folio_list);
2677                 list_del(&folio->lru);
2678                 folio_putback_lru(folio);
2679         }
2680
2681         return nr_reclaimed;
2682 }
2683
2684 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list)
2685 {
2686         int nid;
2687         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2688         LIST_HEAD(node_folio_list);
2689         unsigned int noreclaim_flag;
2690
2691         if (list_empty(folio_list))
2692                 return nr_reclaimed;
2693
2694         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2695
2696         nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2697         do {
2698                 struct folio *folio = lru_to_folio(folio_list);
2699
2700                 if (nid == folio_nid(folio)) {
2701                         folio_clear_active(folio);
2702                         list_move(&folio->lru, &node_folio_list);
2703                         continue;
2704                 }
2705
2706                 nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2707                 nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2708         } while (!list_empty(folio_list));
2709
2710         nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2711
2712         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2713
2714         return nr_reclaimed;
2715 }
2716
2717 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2718                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2719 {
2720         if (is_active_lru(lru)) {
2721                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2722                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2723                 else
2724                         sc->skipped_deactivate = 1;
2725                 return 0;
2726         }
2727
2728         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2729 }
2730
2731 /*
2732  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2733  * to do too much work.
2734  *
2735  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2736  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2737  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2738  *
2739  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2740  * folio has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2741  *
2742  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2743  *
2744  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE folios
2745  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2746  * of 3 means 3:1 or 25% of the folios are kept on the inactive list.
2747  *
2748  * total     target    max
2749  * memory    ratio     inactive
2750  * -------------------------------------
2751  *   10MB       1         5MB
2752  *  100MB       1        50MB
2753  *    1GB       3       250MB
2754  *   10GB      10       0.9GB
2755  *  100GB      31         3GB
2756  *    1TB     101        10GB
2757  *   10TB     320        32GB
2758  */
2759 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2760 {
2761         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2762         unsigned long inactive, active;
2763         unsigned long inactive_ratio;
2764         unsigned long gb;
2765
2766         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2767         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2768
2769         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2770         if (gb)
2771                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2772         else
2773                 inactive_ratio = 1;
2774
2775         return inactive * inactive_ratio < active;
2776 }
2777
2778 enum scan_balance {
2779         SCAN_EQUAL,
2780         SCAN_FRACT,
2781         SCAN_ANON,
2782         SCAN_FILE,
2783 };
2784
2785 static void prepare_scan_count(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2786 {
2787         unsigned long file;
2788         struct lruvec *target_lruvec;
2789
2790         if (lru_gen_enabled())
2791                 return;
2792
2793         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2794
2795         /*
2796          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
2797          * lruvec stats for heuristics.
2798          */
2799         mem_cgroup_flush_stats();
2800
2801         /*
2802          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2803          */
2804         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2805         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2806         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2807         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2808
2809         /*
2810          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2811          * and file LRU lists.
2812          */
2813         if (!sc->force_deactivate) {
2814                 unsigned long refaults;
2815
2816                 /*
2817                  * When refaults are being observed, it means a new
2818                  * workingset is being established. Deactivate to get
2819                  * rid of any stale active pages quickly.
2820                  */
2821                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2822                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2823                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] ||
2824                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2825                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2826                 else
2827                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2828
2829                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2830                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2831                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] ||
2832                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2833                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2834                 else
2835                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2836         } else
2837                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2838
2839         /*
2840          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2841          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2842          * anonymous pages.
2843          */
2844         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2845         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2846                 sc->cache_trim_mode = 1;
2847         else
2848                 sc->cache_trim_mode = 0;
2849
2850         /*
2851          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2852          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2853          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2854          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2855          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2856          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2857          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2858          */
2859         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2860                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2861                 unsigned long free, anon;
2862                 int z;
2863
2864                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2865                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2866                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2867
2868                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2869                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2870
2871                         if (!managed_zone(zone))
2872                                 continue;
2873
2874                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2875                 }
2876
2877                 /*
2878                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2879                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2880                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2881                  */
2882                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2883
2884                 sc->file_is_tiny =
2885                         file + free <= total_high_wmark &&
2886                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2887                         anon >> sc->priority;
2888         }
2889 }
2890
2891 /*
2892  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2893  * scanned.
2894  *
2895  * nr[0] = anon inactive folios to scan; nr[1] = anon active folios to scan
2896  * nr[2] = file inactive folios to scan; nr[3] = file active folios to scan
2897  */
2898 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2899                            unsigned long *nr)
2900 {
2901         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2902         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2903         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2904         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2905         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2906         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2907         enum scan_balance scan_balance;
2908         unsigned long ap, fp;
2909         enum lru_list lru;
2910
2911         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon folios. */
2912         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2913                 scan_balance = SCAN_FILE;
2914                 goto out;
2915         }
2916
2917         /*
2918          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2919          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2920          * disable swapping for individual groups completely when
2921          * using the memory controller's swap limit feature would be
2922          * too expensive.
2923          */
2924         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2925                 scan_balance = SCAN_FILE;
2926                 goto out;
2927         }
2928
2929         /*
2930          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2931          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2932          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2933          */
2934         if (!sc->priority && swappiness) {
2935                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2936                 goto out;
2937         }
2938
2939         /*
2940          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2941          */
2942         if (sc->file_is_tiny) {
2943                 scan_balance = SCAN_ANON;
2944                 goto out;
2945         }
2946
2947         /*
2948          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2949          * anything from the anonymous working right now.
2950          */
2951         if (sc->cache_trim_mode) {
2952                 scan_balance = SCAN_FILE;
2953                 goto out;
2954         }
2955
2956         scan_balance = SCAN_FRACT;
2957         /*
2958          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2959          *
2960          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2961          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2962          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2963          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2964          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2965          *
2966          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2967          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2968          * applied, before swappiness.
2969          *
2970          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2971          */
2972         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2973         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2974         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2975         total_cost = anon_cost + file_cost;
2976
2977         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2978         ap /= anon_cost + 1;
2979
2980         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2981         fp /= file_cost + 1;
2982
2983         fraction[0] = ap;
2984         fraction[1] = fp;
2985         denominator = ap + fp;
2986 out:
2987         for_each_evictable_lru(lru) {
2988                 int file = is_file_lru(lru);
2989                 unsigned long lruvec_size;
2990                 unsigned long low, min;
2991                 unsigned long scan;
2992
2993                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2994                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2995                                       &min, &low);
2996
2997                 if (min || low) {
2998                         /*
2999                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
3000                          * its current usage to its memory.low or memory.min
3001                          * setting.
3002                          *
3003                          * This is important, as otherwise scanning aggression
3004                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
3005                          * approach the memory protection threshold, to totally
3006                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
3007                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
3008                          * also means we simply get no protection at all if we
3009                          * set it too low, which is not ideal.
3010                          *
3011                          * If there is any protection in place, we reduce scan
3012                          * pressure by how much of the total memory used is
3013                          * within protection thresholds.
3014                          *
3015                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
3016                          * we skip over all groups that are within their low
3017                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
3018                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
3019                          * the best-effort low protection. However, we still
3020                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
3021                          * that case instead of simply punishing them all
3022                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
3023                          * memory they are using, reducing the scan pressure
3024                          * again by how much of the total memory used is under
3025                          * hard protection.
3026                          */
3027                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
3028                         unsigned long protection;
3029
3030                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
3031                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
3032                                 protection = low;
3033                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3034                         } else {
3035                                 protection = min;
3036                         }
3037
3038                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
3039                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
3040
3041                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
3042                                 (cgroup_size + 1);
3043
3044                         /*
3045                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
3046                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
3047                          * sc->priority further than desirable.
3048                          */
3049                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
3050                 } else {
3051                         scan = lruvec_size;
3052                 }
3053
3054                 scan >>= sc->priority;
3055
3056                 /*
3057                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
3058                  * scrape out the remaining cache.
3059                  */
3060                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
3061                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
3062
3063                 switch (scan_balance) {
3064                 case SCAN_EQUAL:
3065                         /* Scan lists relative to size */
3066                         break;
3067                 case SCAN_FRACT:
3068                         /*
3069                          * Scan types proportional to swappiness and
3070                          * their relative recent reclaim efficiency.
3071                          * Make sure we don't miss the last page on
3072                          * the offlined memory cgroups because of a
3073                          * round-off error.
3074                          */
3075                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
3076                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
3077                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
3078                                                   denominator);
3079                         break;
3080                 case SCAN_FILE:
3081                 case SCAN_ANON:
3082                         /* Scan one type exclusively */
3083                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
3084                                 scan = 0;
3085                         break;
3086                 default:
3087                         /* Look ma, no brain */
3088                         BUG();
3089                 }
3090
3091                 nr[lru] = scan;
3092         }
3093 }
3094
3095 /*
3096  * Anonymous LRU management is a waste if there is
3097  * ultimately no way to reclaim the memory.
3098  */
3099 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
3100                                struct scan_control *sc)
3101 {
3102         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
3103         if (total_swap_pages > 0)
3104                 return true;
3105
3106         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
3107         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
3108 }
3109
3110 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
3111
3112 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
3113 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_TRUE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
3114 #define get_cap(cap)    static_branch_likely(&lru_gen_caps[cap])
3115 #else
3116 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_FALSE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
3117 #define get_cap(cap)    static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[cap])
3118 #endif
3119
3120 /******************************************************************************
3121  *                          shorthand helpers
3122  ******************************************************************************/
3123
3124 #define LRU_REFS_FLAGS  (BIT(PG_referenced) | BIT(PG_workingset))
3125
3126 #define DEFINE_MAX_SEQ(lruvec)                                          \
3127         unsigned long max_seq = READ_ONCE((lruvec)->lrugen.max_seq)
3128
3129 #define DEFINE_MIN_SEQ(lruvec)                                          \
3130         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE] = {                        \
3131                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_ANON]),      \
3132                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_FILE]),      \
3133         }
3134
3135 #define for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)                         \
3136         for ((gen) = 0; (gen) < MAX_NR_GENS; (gen)++)                   \
3137                 for ((type) = 0; (type) < ANON_AND_FILE; (type)++)      \
3138                         for ((zone) = 0; (zone) < MAX_NR_ZONES; (zone)++)
3139
3140 static struct lruvec *get_lruvec(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
3141 {
3142         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
3143
3144 #ifdef CONFIG_MEMCG
3145         if (memcg) {
3146                 struct lruvec *lruvec = &memcg->nodeinfo[nid]->lruvec;
3147
3148                 /* for hotadd_new_pgdat() */
3149                 if (!lruvec->pgdat)
3150                         lruvec->pgdat = pgdat;
3151
3152                 return lruvec;
3153         }
3154 #endif
3155         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
3156
3157         return pgdat ? &pgdat->__lruvec : NULL;
3158 }
3159
3160 static int get_swappiness(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
3161 {
3162         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3163         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
3164
3165         if (!can_demote(pgdat->node_id, sc) &&
3166             mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) < MIN_LRU_BATCH)
3167                 return 0;
3168
3169         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
3170 }
3171
3172 static int get_nr_gens(struct lruvec *lruvec, int type)
3173 {
3174         return lruvec->lrugen.max_seq - lruvec->lrugen.min_seq[type] + 1;
3175 }
3176
3177 static bool __maybe_unused seq_is_valid(struct lruvec *lruvec)
3178 {
3179         /* see the comment on lru_gen_struct */
3180         return get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) >= MIN_NR_GENS &&
3181                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) <= get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) &&
3182                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) <= MAX_NR_GENS;
3183 }
3184
3185 /******************************************************************************
3186  *                          mm_struct list
3187  ******************************************************************************/
3188
3189 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
3190 {
3191         static struct lru_gen_mm_list mm_list = {
3192                 .fifo = LIST_HEAD_INIT(mm_list.fifo),
3193                 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mm_list.lock),
3194         };
3195
3196 #ifdef CONFIG_MEMCG
3197         if (memcg)
3198                 return &memcg->mm_list;
3199 #endif
3200         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
3201
3202         return &mm_list;
3203 }
3204
3205 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
3206 {
3207         int nid;
3208         struct mem_cgroup *memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
3209         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3210
3211         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mm->lru_gen.list));
3212 #ifdef CONFIG_MEMCG
3213         VM_WARN_ON_ONCE(mm->lru_gen.memcg);
3214         mm->lru_gen.memcg = memcg;
3215 #endif
3216         spin_lock(&mm_list->lock);
3217
3218         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3219                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
3220
3221                 if (!lruvec)
3222                         continue;
3223
3224                 /* the first addition since the last iteration */
3225                 if (lruvec->mm_state.tail == &mm_list->fifo)
3226                         lruvec->mm_state.tail = &mm->lru_gen.list;
3227         }
3228
3229         list_add_tail(&mm->lru_gen.list, &mm_list->fifo);
3230
3231         spin_unlock(&mm_list->lock);
3232 }
3233
3234 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
3235 {
3236         int nid;
3237         struct lru_gen_mm_list *mm_list;
3238         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3239
3240         if (list_empty(&mm->lru_gen.list))
3241                 return;
3242
3243 #ifdef CONFIG_MEMCG
3244         memcg = mm->lru_gen.memcg;
3245 #endif
3246         mm_list = get_mm_list(memcg);
3247
3248         spin_lock(&mm_list->lock);
3249
3250         for_each_node(nid) {
3251                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
3252
3253                 if (!lruvec)
3254                         continue;
3255
3256                 /* where the last iteration ended (exclusive) */
3257                 if (lruvec->mm_state.tail == &mm->lru_gen.list)
3258                         lruvec->mm_state.tail = lruvec->mm_state.tail->next;
3259
3260                 /* where the current iteration continues (inclusive) */
3261                 if (lruvec->mm_state.head != &mm->lru_gen.list)
3262                         continue;
3263
3264                 lruvec->mm_state.head = lruvec->mm_state.head->next;
3265                 /* the deletion ends the current iteration */
3266                 if (lruvec->mm_state.head == &mm_list->fifo)
3267                         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.seq, lruvec->mm_state.seq + 1);
3268         }
3269
3270         list_del_init(&mm->lru_gen.list);
3271
3272         spin_unlock(&mm_list->lock);
3273
3274 #ifdef CONFIG_MEMCG
3275         mem_cgroup_put(mm->lru_gen.memcg);
3276         mm->lru_gen.memcg = NULL;
3277 #endif
3278 }
3279
3280 #ifdef CONFIG_MEMCG
3281 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
3282 {
3283         struct mem_cgroup *memcg;
3284         struct task_struct *task = rcu_dereference_protected(mm->owner, true);
3285
3286         VM_WARN_ON_ONCE(task->mm != mm);
3287         lockdep_assert_held(&task->alloc_lock);
3288
3289         /* for mm_update_next_owner() */
3290         if (mem_cgroup_disabled())
3291                 return;
3292
3293         rcu_read_lock();
3294         memcg = mem_cgroup_from_task(task);
3295         rcu_read_unlock();
3296         if (memcg == mm->lru_gen.memcg)
3297                 return;
3298
3299         VM_WARN_ON_ONCE(!mm->lru_gen.memcg);
3300         VM_WARN_ON_ONCE(list_empty(&mm->lru_gen.list));
3301
3302         lru_gen_del_mm(mm);
3303         lru_gen_add_mm(mm);
3304 }
3305 #endif
3306
3307 /*
3308  * Bloom filters with m=1<<15, k=2 and the false positive rates of ~1/5 when
3309  * n=10,000 and ~1/2 when n=20,000, where, conventionally, m is the number of
3310  * bits in a bitmap, k is the number of hash functions and n is the number of
3311  * inserted items.
3312  *
3313  * Page table walkers use one of the two filters to reduce their search space.
3314  * To get rid of non-leaf entries that no longer have enough leaf entries, the
3315  * aging uses the double-buffering technique to flip to the other filter each
3316  * time it produces a new generation. For non-leaf entries that have enough
3317  * leaf entries, the aging carries them over to the next generation in
3318  * walk_pmd_range(); the eviction also report them when walking the rmap
3319  * in lru_gen_look_around().
3320  *
3321  * For future optimizations:
3322  * 1. It's not necessary to keep both filters all the time. The spare one can be
3323  *    freed after the RCU grace period and reallocated if needed again.
3324  * 2. And when reallocating, it's worth scaling its size according to the number
3325  *    of inserted entries in the other filter, to reduce the memory overhead on
3326  *    small systems and false positives on large systems.
3327  * 3. Jenkins' hash function is an alternative to Knuth's.
3328  */
3329 #define BLOOM_FILTER_SHIFT      15
3330
3331 static inline int filter_gen_from_seq(unsigned long seq)
3332 {
3333         return seq % NR_BLOOM_FILTERS;
3334 }
3335
3336 static void get_item_key(void *item, int *key)
3337 {
3338         u32 hash = hash_ptr(item, BLOOM_FILTER_SHIFT * 2);
3339
3340         BUILD_BUG_ON(BLOOM_FILTER_SHIFT * 2 > BITS_PER_TYPE(u32));
3341
3342         key[0] = hash & (BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT) - 1);
3343         key[1] = hash >> BLOOM_FILTER_SHIFT;
3344 }
3345
3346 static void reset_bloom_filter(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq)
3347 {
3348         unsigned long *filter;
3349         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
3350
3351         filter = lruvec->mm_state.filters[gen];
3352         if (filter) {
3353                 bitmap_clear(filter, 0, BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT));
3354                 return;
3355         }
3356
3357         filter = bitmap_zalloc(BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT),
3358                                __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
3359         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.filters[gen], filter);
3360 }
3361
3362 static void update_bloom_filter(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, void *item)
3363 {
3364         int key[2];
3365         unsigned long *filter;
3366         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
3367
3368         filter = READ_ONCE(lruvec->mm_state.filters[gen]);
3369         if (!filter)
3370                 return;
3371
3372         get_item_key(item, key);
3373
3374         if (!test_bit(key[0], filter))
3375                 set_bit(key[0], filter);
3376         if (!test_bit(key[1], filter))
3377                 set_bit(key[1], filter);
3378 }
3379
3380 static bool test_bloom_filter(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, void *item)
3381 {
3382         int key[2];
3383         unsigned long *filter;
3384         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
3385
3386         filter = READ_ONCE(lruvec->mm_state.filters[gen]);
3387         if (!filter)
3388                 return true;
3389
3390         get_item_key(item, key);
3391
3392         return test_bit(key[0], filter) && test_bit(key[1], filter);
3393 }
3394
3395 static void reset_mm_stats(struct lruvec *lruvec, struct lru_gen_mm_walk *walk, bool last)
3396 {
3397         int i;
3398         int hist;
3399
3400         lockdep_assert_held(&get_mm_list(lruvec_memcg(lruvec))->lock);
3401
3402         if (walk) {
3403                 hist = lru_hist_from_seq(walk->max_seq);
3404
3405                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
3406                         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i],
3407                                    lruvec->mm_state.stats[hist][i] + walk->mm_stats[i]);
3408                         walk->mm_stats[i] = 0;
3409                 }
3410         }
3411
3412         if (NR_HIST_GENS > 1 && last) {
3413                 hist = lru_hist_from_seq(lruvec->mm_state.seq + 1);
3414
3415                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++)
3416                         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i], 0);
3417         }
3418 }
3419
3420 static bool should_skip_mm(struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3421 {
3422         int type;
3423         unsigned long size = 0;
3424         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3425         int key = pgdat->node_id % BITS_PER_TYPE(mm->lru_gen.bitmap);
3426
3427         if (!walk->force_scan && !test_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap))
3428                 return true;
3429
3430         clear_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap);
3431
3432         for (type = !walk->can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3433                 size += type ? get_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES) :
3434                                get_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES) +
3435                                get_mm_counter(mm, MM_SHMEMPAGES);
3436         }
3437
3438         if (size < MIN_LRU_BATCH)
3439                 return true;
3440
3441         return !mmget_not_zero(mm);
3442 }
3443
3444 static bool iterate_mm_list(struct lruvec *lruvec, struct lru_gen_mm_walk *walk,
3445                             struct mm_struct **iter)
3446 {
3447         bool first = false;
3448         bool last = true;
3449         struct mm_struct *mm = NULL;
3450         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3451         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3452         struct lru_gen_mm_state *mm_state = &lruvec->mm_state;
3453
3454         /*
3455          * There are four interesting cases for this page table walker:
3456          * 1. It tries to start a new iteration of mm_list with a stale max_seq;
3457          *    there is nothing left to do.
3458          * 2. It's the first of the current generation, and it needs to reset
3459          *    the Bloom filter for the next generation.
3460          * 3. It reaches the end of mm_list, and it needs to increment
3461          *    mm_state->seq; the iteration is done.
3462          * 4. It's the last of the current generation, and it needs to reset the
3463          *    mm stats counters for the next generation.
3464          */
3465         spin_lock(&mm_list->lock);
3466
3467         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < walk->max_seq);
3468         VM_WARN_ON_ONCE(*iter && mm_state->seq > walk->max_seq);
3469         VM_WARN_ON_ONCE(*iter && !mm_state->nr_walkers);
3470
3471         if (walk->max_seq <= mm_state->seq) {
3472                 if (!*iter)
3473                         last = false;
3474                 goto done;
3475         }
3476
3477         if (!mm_state->nr_walkers) {
3478                 VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->head && mm_state->head != &mm_list->fifo);
3479
3480                 mm_state->head = mm_list->fifo.next;
3481                 first = true;
3482         }
3483
3484         while (!mm && mm_state->head != &mm_list->fifo) {
3485                 mm = list_entry(mm_state->head, struct mm_struct, lru_gen.list);
3486
3487                 mm_state->head = mm_state->head->next;
3488
3489                 /* force scan for those added after the last iteration */
3490                 if (!mm_state->tail || mm_state->tail == &mm->lru_gen.list) {
3491                         mm_state->tail = mm_state->head;
3492                         walk->force_scan = true;
3493                 }
3494
3495                 if (should_skip_mm(mm, walk))
3496                         mm = NULL;
3497         }
3498
3499         if (mm_state->head == &mm_list->fifo)
3500                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3501 done:
3502         if (*iter && !mm)
3503                 mm_state->nr_walkers--;
3504         if (!*iter && mm)
3505                 mm_state->nr_walkers++;
3506
3507         if (mm_state->nr_walkers)
3508                 last = false;
3509
3510         if (*iter || last)
3511                 reset_mm_stats(lruvec, walk, last);
3512
3513         spin_unlock(&mm_list->lock);
3514
3515         if (mm && first)
3516                 reset_bloom_filter(lruvec, walk->max_seq + 1);
3517
3518         if (*iter)
3519                 mmput_async(*iter);
3520
3521         *iter = mm;
3522
3523         return last;
3524 }
3525
3526 static bool iterate_mm_list_nowalk(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq)
3527 {
3528         bool success = false;
3529         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3530         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3531         struct lru_gen_mm_state *mm_state = &lruvec->mm_state;
3532
3533         spin_lock(&mm_list->lock);
3534
3535         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < max_seq);
3536
3537         if (max_seq > mm_state->seq && !mm_state->nr_walkers) {
3538                 VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->head && mm_state->head != &mm_list->fifo);
3539
3540                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3541                 reset_mm_stats(lruvec, NULL, true);
3542                 success = true;
3543         }
3544
3545         spin_unlock(&mm_list->lock);
3546
3547         return success;
3548 }
3549
3550 /******************************************************************************
3551  *                          refault feedback loop
3552  ******************************************************************************/
3553
3554 /*
3555  * A feedback loop based on Proportional-Integral-Derivative (PID) controller.
3556  *
3557  * The P term is refaulted/(evicted+protected) from a tier in the generation
3558  * currently being evicted; the I term is the exponential moving average of the
3559  * P term over the generations previously evicted, using the smoothing factor
3560  * 1/2; the D term isn't supported.
3561  *
3562  * The setpoint (SP) is always the first tier of one type; the process variable
3563  * (PV) is either any tier of the other type or any other tier of the same
3564  * type.
3565  *
3566  * The error is the difference between the SP and the PV; the correction is to
3567  * turn off protection when SP>PV or turn on protection when SP<PV.
3568  *
3569  * For future optimizations:
3570  * 1. The D term may discount the other two terms over time so that long-lived
3571  *    generations can resist stale information.
3572  */
3573 struct ctrl_pos {
3574         unsigned long refaulted;
3575         unsigned long total;
3576         int gain;
3577 };
3578
3579 static void read_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, int tier, int gain,
3580                           struct ctrl_pos *pos)
3581 {
3582         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3583         int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3584
3585         pos->refaulted = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3586                          atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3587         pos->total = lrugen->avg_total[type][tier] +
3588                      atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3589         if (tier)
3590                 pos->total += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3591         pos->gain = gain;
3592 }
3593
3594 static void reset_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, bool carryover)
3595 {
3596         int hist, tier;
3597         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3598         bool clear = carryover ? NR_HIST_GENS == 1 : NR_HIST_GENS > 1;
3599         unsigned long seq = carryover ? lrugen->min_seq[type] : lrugen->max_seq + 1;
3600
3601         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
3602
3603         if (!carryover && !clear)
3604                 return;
3605
3606         hist = lru_hist_from_seq(seq);
3607
3608         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
3609                 if (carryover) {
3610                         unsigned long sum;
3611
3612                         sum = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3613                               atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3614                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier], sum / 2);
3615
3616                         sum = lrugen->avg_total[type][tier] +
3617                               atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3618                         if (tier)
3619                                 sum += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3620                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier], sum / 2);
3621                 }
3622
3623                 if (clear) {
3624                         atomic_long_set(&lrugen->refaulted[hist][type][tier], 0);
3625                         atomic_long_set(&lrugen->evicted[hist][type][tier], 0);
3626                         if (tier)
3627                                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1], 0);
3628                 }
3629         }
3630 }
3631
3632 static bool positive_ctrl_err(struct ctrl_pos *sp, struct ctrl_pos *pv)
3633 {
3634         /*
3635          * Return true if the PV has a limited number of refaults or a lower
3636          * refaulted/total than the SP.
3637          */
3638         return pv->refaulted < MIN_LRU_BATCH ||
3639                pv->refaulted * (sp->total + MIN_LRU_BATCH) * sp->gain <=
3640                (sp->refaulted + 1) * pv->total * pv->gain;
3641 }
3642
3643 /******************************************************************************
3644  *                          the aging
3645  ******************************************************************************/
3646
3647 /* promote pages accessed through page tables */
3648 static int folio_update_gen(struct folio *folio, int gen)
3649 {
3650         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3651
3652         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
3653         VM_WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
3654
3655         do {
3656                 /* lru_gen_del_folio() has isolated this page? */
3657                 if (!(old_flags & LRU_GEN_MASK)) {
3658                         /* for shrink_folio_list() */
3659                         new_flags = old_flags | BIT(PG_referenced);
3660                         continue;
3661                 }
3662
3663                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3664                 new_flags |= (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3665         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3666
3667         return ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3668 }
3669
3670 /* protect pages accessed multiple times through file descriptors */
3671 static int folio_inc_gen(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
3672 {
3673         int type = folio_is_file_lru(folio);
3674         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3675         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3676         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3677
3678         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!(old_flags & LRU_GEN_MASK), folio);
3679
3680         do {
3681                 new_gen = ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3682                 /* folio_update_gen() has promoted this page? */
3683                 if (new_gen >= 0 && new_gen != old_gen)
3684                         return new_gen;
3685
3686                 new_gen = (old_gen + 1) % MAX_NR_GENS;
3687
3688                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3689                 new_flags |= (new_gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3690                 /* for folio_end_writeback() */
3691                 if (reclaiming)
3692                         new_flags |= BIT(PG_reclaim);
3693         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3694
3695         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
3696
3697         return new_gen;
3698 }
3699
3700 static void update_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct folio *folio,
3701                               int old_gen, int new_gen)
3702 {
3703         int type = folio_is_file_lru(folio);
3704         int zone = folio_zonenum(folio);
3705         int delta = folio_nr_pages(folio);
3706
3707         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen >= MAX_NR_GENS);
3708         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen >= MAX_NR_GENS);
3709
3710         walk->batched++;
3711
3712         walk->nr_pages[old_gen][type][zone] -= delta;
3713         walk->nr_pages[new_gen][type][zone] += delta;
3714 }
3715
3716 static void reset_batch_size(struct lruvec *lruvec, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3717 {
3718         int gen, type, zone;
3719         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3720
3721         walk->batched = 0;
3722
3723         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
3724                 enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3725                 int delta = walk->nr_pages[gen][type][zone];
3726
3727                 if (!delta)
3728                         continue;
3729
3730                 walk->nr_pages[gen][type][zone] = 0;
3731                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone],
3732                            lrugen->nr_pages[gen][type][zone] + delta);
3733
3734                 if (lru_gen_is_active(lruvec, gen))
3735                         lru += LRU_ACTIVE;
3736                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3737         }
3738 }
3739
3740 static int should_skip_vma(unsigned long start, unsigned long end, struct mm_walk *args)
3741 {
3742         struct address_space *mapping;
3743         struct vm_area_struct *vma = args->vma;
3744         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3745
3746         if (!vma_is_accessible(vma))
3747                 return true;
3748
3749         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
3750                 return true;
3751
3752         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL | VM_SEQ_READ | VM_RAND_READ))
3753                 return true;
3754
3755         if (vma == get_gate_vma(vma->vm_mm))
3756                 return true;
3757
3758         if (vma_is_anonymous(vma))
3759                 return !walk->can_swap;
3760
3761         if (WARN_ON_ONCE(!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping))
3762                 return true;
3763
3764         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3765         if (mapping_unevictable(mapping))
3766                 return true;
3767
3768         if (shmem_mapping(mapping))
3769                 return !walk->can_swap;
3770
3771         /* to exclude special mappings like dax, etc. */
3772         return !mapping->a_ops->read_folio;
3773 }
3774
3775 /*
3776  * Some userspace memory allocators map many single-page VMAs. Instead of
3777  * returning back to the PGD table for each of such VMAs, finish an entire PMD
3778  * table to reduce zigzags and improve cache performance.
3779  */
3780 static bool get_next_vma(unsigned long mask, unsigned long size, struct mm_walk *args,
3781                          unsigned long *vm_start, unsigned long *vm_end)
3782 {
3783         unsigned long start = round_up(*vm_end, size);
3784         unsigned long end = (start | ~mask) + 1;
3785         VMA_ITERATOR(vmi, args->mm, start);
3786
3787         VM_WARN_ON_ONCE(mask & size);
3788         VM_WARN_ON_ONCE((start & mask) != (*vm_start & mask));
3789
3790         for_each_vma(vmi, args->vma) {
3791                 if (end && end <= args->vma->vm_start)
3792                         return false;
3793
3794                 if (should_skip_vma(args->vma->vm_start, args->vma->vm_end, args))
3795                         continue;
3796
3797                 *vm_start = max(start, args->vma->vm_start);
3798                 *vm_end = min(end - 1, args->vma->vm_end - 1) + 1;
3799
3800                 return true;
3801         }
3802
3803         return false;
3804 }
3805
3806 static unsigned long get_pte_pfn(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3807 {
3808         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
3809
3810         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3811
3812         if (!pte_present(pte) || is_zero_pfn(pfn))
3813                 return -1;
3814
3815         if (WARN_ON_ONCE(pte_devmap(pte) || pte_special(pte)))
3816                 return -1;
3817
3818         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3819                 return -1;
3820
3821         return pfn;
3822 }
3823
3824 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG)
3825 static unsigned long get_pmd_pfn(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3826 {
3827         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
3828
3829         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3830
3831         if (!pmd_present(pmd) || is_huge_zero_pmd(pmd))
3832                 return -1;
3833
3834         if (WARN_ON_ONCE(pmd_devmap(pmd)))
3835                 return -1;
3836
3837         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3838                 return -1;
3839
3840         return pfn;
3841 }
3842 #endif
3843
3844 static struct folio *get_pfn_folio(unsigned long pfn, struct mem_cgroup *memcg,
3845                                    struct pglist_data *pgdat, bool can_swap)
3846 {
3847         struct folio *folio;
3848
3849         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3850         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3851                 return NULL;
3852
3853         folio = pfn_folio(pfn);
3854         if (folio_nid(folio) != pgdat->node_id)
3855                 return NULL;
3856
3857         if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
3858                 return NULL;
3859
3860         /* file VMAs can contain anon pages from COW */
3861         if (!folio_is_file_lru(folio) && !can_swap)
3862                 return NULL;
3863
3864         return folio;
3865 }
3866
3867 static bool suitable_to_scan(int total, int young)
3868 {
3869         int n = clamp_t(int, cache_line_size() / sizeof(pte_t), 2, 8);
3870
3871         /* suitable if the average number of young PTEs per cacheline is >=1 */
3872         return young * n >= total;
3873 }
3874
3875 static bool walk_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end,
3876                            struct mm_walk *args)
3877 {
3878         int i;
3879         pte_t *pte;
3880         spinlock_t *ptl;
3881         unsigned long addr;
3882         int total = 0;
3883         int young = 0;
3884         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3885         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3886         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3887         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(walk->max_seq);
3888
3889         VM_WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd));
3890
3891         ptl = pte_lockptr(args->mm, pmd);
3892         if (!spin_trylock(ptl))
3893                 return false;
3894
3895         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3896
3897         pte = pte_offset_map(pmd, start & PMD_MASK);
3898 restart:
3899         for (i = pte_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
3900                 unsigned long pfn;
3901                 struct folio *folio;
3902
3903                 total++;
3904                 walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3905
3906                 pfn = get_pte_pfn(pte[i], args->vma, addr);
3907                 if (pfn == -1)
3908                         continue;
3909
3910                 if (!pte_young(pte[i])) {
3911                         walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3912                         continue;
3913                 }
3914
3915                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3916                 if (!folio)
3917                         continue;
3918
3919                 if (!ptep_test_and_clear_young(args->vma, addr, pte + i))
3920                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
3921
3922                 young++;
3923                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3924
3925                 if (pte_dirty(pte[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
3926                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3927                       !folio_test_swapcache(folio)))
3928                         folio_mark_dirty(folio);
3929
3930                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3931                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3932                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3933         }
3934
3935         if (i < PTRS_PER_PTE && get_next_vma(PMD_MASK, PAGE_SIZE, args, &start, &end))
3936                 goto restart;
3937
3938         pte_unmap(pte);
3939
3940         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3941         spin_unlock(ptl);
3942
3943         return suitable_to_scan(total, young);
3944 }
3945
3946 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG)
3947 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long next, struct vm_area_struct *vma,
3948                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *start)
3949 {
3950         int i;
3951         pmd_t *pmd;
3952         spinlock_t *ptl;
3953         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3954         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3955         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3956         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(walk->max_seq);
3957
3958         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3959
3960         /* try to batch at most 1+MIN_LRU_BATCH+1 entries */
3961         if (*start == -1) {
3962                 *start = next;
3963                 return;
3964         }
3965
3966         i = next == -1 ? 0 : pmd_index(next) - pmd_index(*start);
3967         if (i && i <= MIN_LRU_BATCH) {
3968                 __set_bit(i - 1, bitmap);
3969                 return;
3970         }
3971
3972         pmd = pmd_offset(pud, *start);
3973
3974         ptl = pmd_lockptr(args->mm, pmd);
3975         if (!spin_trylock(ptl))
3976                 goto done;
3977
3978         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3979
3980         do {
3981                 unsigned long pfn;
3982                 struct folio *folio;
3983                 unsigned long addr = i ? (*start & PMD_MASK) + i * PMD_SIZE : *start;
3984
3985                 pfn = get_pmd_pfn(pmd[i], vma, addr);
3986                 if (pfn == -1)
3987                         goto next;
3988
3989                 if (!pmd_trans_huge(pmd[i])) {
3990                         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG) &&
3991                             get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG))
3992                                 pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i);
3993                         goto next;
3994                 }
3995
3996                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3997                 if (!folio)
3998                         goto next;
3999
4000                 if (!pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i))
4001                         goto next;
4002
4003                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
4004
4005                 if (pmd_dirty(pmd[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
4006                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4007                       !folio_test_swapcache(folio)))
4008                         folio_mark_dirty(folio);
4009
4010                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4011                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
4012                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4013 next:
4014                 i = i > MIN_LRU_BATCH ? 0 : find_next_bit(bitmap, MIN_LRU_BATCH, i) + 1;
4015         } while (i <= MIN_LRU_BATCH);
4016
4017         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4018         spin_unlock(ptl);
4019 done:
4020         *start = -1;
4021         bitmap_zero(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
4022 }
4023 #else
4024 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long next, struct vm_area_struct *vma,
4025                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *start)
4026 {
4027 }
4028 #endif
4029
4030 static void walk_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end,
4031                            struct mm_walk *args)
4032 {
4033         int i;
4034         pmd_t *pmd;
4035         unsigned long next;
4036         unsigned long addr;
4037         struct vm_area_struct *vma;
4038         unsigned long pos = -1;
4039         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
4040         unsigned long bitmap[BITS_TO_LONGS(MIN_LRU_BATCH)] = {};
4041
4042         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
4043
4044         /*
4045          * Finish an entire PMD in two passes: the first only reaches to PTE
4046          * tables to avoid taking the PMD lock; the second, if necessary, takes
4047          * the PMD lock to clear the accessed bit in PMD entries.
4048          */
4049         pmd = pmd_offset(pud, start & PUD_MASK);
4050 restart:
4051         /* walk_pte_range() may call get_next_vma() */
4052         vma = args->vma;
4053         for (i = pmd_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
4054                 pmd_t val = pmd_read_atomic(pmd + i);
4055
4056                 /* for pmd_read_atomic() */
4057                 barrier();
4058
4059                 next = pmd_addr_end(addr, end);
4060
4061                 if (!pmd_present(val) || is_huge_zero_pmd(val)) {
4062                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
4063                         continue;
4064                 }
4065
4066 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4067                 if (pmd_trans_huge(val)) {
4068                         unsigned long pfn = pmd_pfn(val);
4069                         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
4070
4071                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
4072
4073                         if (!pmd_young(val)) {
4074                                 walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
4075                                 continue;
4076                         }
4077
4078                         /* try to avoid unnecessary memory loads */
4079                         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
4080                                 continue;
4081
4082                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &pos);
4083                         continue;
4084                 }
4085 #endif
4086                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_TOTAL]++;
4087
4088 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG
4089                 if (get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG)) {
4090                         if (!pmd_young(val))
4091                                 continue;
4092
4093                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &pos);
4094                 }
4095 #endif
4096                 if (!walk->force_scan && !test_bloom_filter(walk->lruvec, walk->max_seq, pmd + i))
4097                         continue;
4098
4099                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_FOUND]++;
4100
4101                 if (!walk_pte_range(&val, addr, next, args))
4102                         continue;
4103
4104                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_ADDED]++;
4105
4106                 /* carry over to the next generation */
4107                 update_bloom_filter(walk->lruvec, walk->max_seq + 1, pmd + i);
4108         }
4109
4110         walk_pmd_range_locked(pud, -1, vma, args, bitmap, &pos);
4111
4112         if (i < PTRS_PER_PMD && get_next_vma(PUD_MASK, PMD_SIZE, args, &start, &end))
4113                 goto restart;
4114 }
4115
4116 static int walk_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end,
4117                           struct mm_walk *args)
4118 {
4119         int i;
4120         pud_t *pud;
4121         unsigned long addr;
4122         unsigned long next;
4123         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
4124
4125         VM_WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d));
4126
4127         pud = pud_offset(p4d, start & P4D_MASK);
4128 restart:
4129         for (i = pud_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
4130                 pud_t val = READ_ONCE(pud[i]);
4131
4132                 next = pud_addr_end(addr, end);
4133
4134                 if (!pud_present(val) || WARN_ON_ONCE(pud_leaf(val)))
4135                         continue;
4136
4137                 walk_pmd_range(&val, addr, next, args);
4138
4139                 /* a racy check to curtail the waiting time */
4140                 if (wq_has_sleeper(&walk->lruvec->mm_state.wait))
4141                         return 1;
4142
4143                 if (need_resched() || walk->batched >= MAX_LRU_BATCH) {
4144                         end = (addr | ~PUD_MASK) + 1;
4145                         goto done;
4146                 }
4147         }
4148
4149         if (i < PTRS_PER_PUD && get_next_vma(P4D_MASK, PUD_SIZE, args, &start, &end))
4150                 goto restart;
4151
4152         end = round_up(end, P4D_SIZE);
4153 done:
4154         if (!end || !args->vma)
4155                 return 1;
4156
4157         walk->next_addr = max(end, args->vma->vm_start);
4158
4159         return -EAGAIN;
4160 }
4161
4162 static void walk_mm(struct lruvec *lruvec, struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
4163 {
4164         static const struct mm_walk_ops mm_walk_ops = {
4165                 .test_walk = should_skip_vma,
4166                 .p4d_entry = walk_pud_range,
4167         };
4168
4169         int err;
4170         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4171
4172         walk->next_addr = FIRST_USER_ADDRESS;
4173
4174         do {
4175                 err = -EBUSY;
4176
4177                 /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4178                 if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4179                         break;
4180
4181                 /* the caller might be holding the lock for write */
4182                 if (mmap_read_trylock(mm)) {
4183                         err = walk_page_range(mm, walk->next_addr, ULONG_MAX, &mm_walk_ops, walk);
4184
4185                         mmap_read_unlock(mm);
4186                 }
4187
4188                 mem_cgroup_unlock_pages();
4189
4190                 if (walk->batched) {
4191                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4192                         reset_batch_size(lruvec, walk);
4193                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4194                 }
4195
4196                 cond_resched();
4197         } while (err == -EAGAIN);
4198 }
4199
4200 static struct lru_gen_mm_walk *set_mm_walk(struct pglist_data *pgdat)
4201 {
4202         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4203
4204         if (pgdat && current_is_kswapd()) {
4205                 VM_WARN_ON_ONCE(walk);
4206
4207                 walk = &pgdat->mm_walk;
4208         } else if (!pgdat && !walk) {
4209                 VM_WARN_ON_ONCE(current_is_kswapd());
4210
4211                 walk = kzalloc(sizeof(*walk), __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
4212         }
4213
4214         current->reclaim_state->mm_walk = walk;
4215
4216         return walk;
4217 }
4218
4219 static void clear_mm_walk(void)
4220 {
4221         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4222
4223         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->nr_pages, 0, sizeof(walk->nr_pages)));
4224         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->mm_stats, 0, sizeof(walk->mm_stats)));
4225
4226         current->reclaim_state->mm_walk = NULL;
4227
4228         if (!current_is_kswapd())
4229                 kfree(walk);
4230 }
4231
4232 static bool inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, int type, bool can_swap)
4233 {
4234         int zone;
4235         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4236         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4237         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4238
4239         if (type == LRU_GEN_ANON && !can_swap)
4240                 goto done;
4241
4242         /* prevent cold/hot inversion if force_scan is true */
4243         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
4244                 struct list_head *head = &lrugen->lists[old_gen][type][zone];
4245
4246                 while (!list_empty(head)) {
4247                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4248
4249                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4250                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4251                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4252                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4253
4254                         new_gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4255                         list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->lists[new_gen][type][zone]);
4256
4257                         if (!--remaining)
4258                                 return false;
4259                 }
4260         }
4261 done:
4262         reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
4263         WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], lrugen->min_seq[type] + 1);
4264
4265         return true;
4266 }
4267
4268 static bool try_to_inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap)
4269 {
4270         int gen, type, zone;
4271         bool success = false;
4272         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4273         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4274
4275         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
4276
4277         /* find the oldest populated generation */
4278         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4279                 while (min_seq[type] + MIN_NR_GENS <= lrugen->max_seq) {
4280                         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[type]);
4281
4282                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
4283                                 if (!list_empty(&lrugen->lists[gen][type][zone]))
4284                                         goto next;
4285                         }
4286
4287                         min_seq[type]++;
4288                 }
4289 next:
4290                 ;
4291         }
4292
4293         /* see the comment on lru_gen_struct */
4294         if (can_swap) {
4295                 min_seq[LRU_GEN_ANON] = min(min_seq[LRU_GEN_ANON], min_seq[LRU_GEN_FILE]);
4296                 min_seq[LRU_GEN_FILE] = max(min_seq[LRU_GEN_ANON], lrugen->min_seq[LRU_GEN_FILE]);
4297         }
4298
4299         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4300                 if (min_seq[type] == lrugen->min_seq[type])
4301                         continue;
4302
4303                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
4304                 WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], min_seq[type]);
4305                 success = true;
4306         }
4307
4308         return success;
4309 }
4310
4311 static void inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap, bool force_scan)
4312 {
4313         int prev, next;
4314         int type, zone;
4315         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4316
4317         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4318
4319         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
4320
4321         for (type = ANON_AND_FILE - 1; type >= 0; type--) {
4322                 if (get_nr_gens(lruvec, type) != MAX_NR_GENS)
4323                         continue;
4324
4325                 VM_WARN_ON_ONCE(!force_scan && (type == LRU_GEN_FILE || can_swap));
4326
4327                 while (!inc_min_seq(lruvec, type, can_swap)) {
4328                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4329                         cond_resched();
4330                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4331                 }
4332         }
4333
4334         /*
4335          * Update the active/inactive LRU sizes for compatibility. Both sides of
4336          * the current max_seq need to be covered, since max_seq+1 can overlap
4337          * with min_seq[LRU_GEN_ANON] if swapping is constrained. And if they do
4338          * overlap, cold/hot inversion happens.
4339          */
4340         prev = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq - 1);
4341         next = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq + 1);
4342
4343         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4344                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
4345                         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
4346                         long delta = lrugen->nr_pages[prev][type][zone] -
4347                                      lrugen->nr_pages[next][type][zone];
4348
4349                         if (!delta)
4350                                 continue;
4351
4352                         __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
4353                         __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, -delta);
4354                 }
4355         }
4356
4357         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++)
4358                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, false);
4359
4360         WRITE_ONCE(lrugen->timestamps[next], jiffies);
4361         /* make sure preceding modifications appear */
4362         smp_store_release(&lrugen->max_seq, lrugen->max_seq + 1);
4363
4364         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4365 }
4366
4367 static bool try_to_inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq,
4368                                struct scan_control *sc, bool can_swap, bool force_scan)
4369 {
4370         bool success;
4371         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4372         struct mm_struct *mm = NULL;
4373         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4374
4375         VM_WARN_ON_ONCE(max_seq > READ_ONCE(lrugen->max_seq));
4376
4377         /* see the comment in iterate_mm_list() */
4378         if (max_seq <= READ_ONCE(lruvec->mm_state.seq)) {
4379                 success = false;
4380                 goto done;
4381         }
4382
4383         /*
4384          * If the hardware doesn't automatically set the accessed bit, fallback
4385          * to lru_gen_look_around(), which only clears the accessed bit in a
4386          * handful of PTEs. Spreading the work out over a period of time usually
4387          * is less efficient, but it avoids bursty page faults.
4388          */
4389         if (!force_scan && !(arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK))) {
4390                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, max_seq);
4391                 goto done;
4392         }
4393
4394         walk = set_mm_walk(NULL);
4395         if (!walk) {
4396                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, max_seq);
4397                 goto done;
4398         }
4399
4400         walk->lruvec = lruvec;
4401         walk->max_seq = max_seq;
4402         walk->can_swap = can_swap;
4403         walk->force_scan = force_scan;
4404
4405         do {
4406                 success = iterate_mm_list(lruvec, walk, &mm);
4407                 if (mm)
4408                         walk_mm(lruvec, mm, walk);
4409
4410                 cond_resched();
4411         } while (mm);
4412 done:
4413         if (!success) {
4414                 if (sc->priority <= DEF_PRIORITY - 2)
4415                         wait_event_killable(lruvec->mm_state.wait,
4416                                             max_seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq));
4417
4418                 return max_seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq);
4419         }
4420
4421         VM_WARN_ON_ONCE(max_seq != READ_ONCE(lrugen->max_seq));
4422
4423         inc_max_seq(lruvec, can_swap, force_scan);
4424         /* either this sees any waiters or they will see updated max_seq */
4425         if (wq_has_sleeper(&lruvec->mm_state.wait))
4426                 wake_up_all(&lruvec->mm_state.wait);
4427
4428         return true;
4429 }
4430
4431 static bool should_run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
4432                              struct scan_control *sc, bool can_swap, unsigned long *nr_to_scan)
4433 {
4434         int gen, type, zone;
4435         unsigned long old = 0;
4436         unsigned long young = 0;
4437         unsigned long total = 0;
4438         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4439         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4440
4441         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4442                 unsigned long seq;
4443
4444                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
4445                         unsigned long size = 0;
4446
4447                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
4448
4449                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
4450                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
4451
4452                         total += size;
4453                         if (seq == max_seq)
4454                                 young += size;
4455                         else if (seq + MIN_NR_GENS == max_seq)
4456                                 old += size;
4457                 }
4458         }
4459
4460         /* try to scrape all its memory if this memcg was deleted */
4461         *nr_to_scan = mem_cgroup_online(memcg) ? (total >> sc->priority) : total;
4462
4463         /*
4464          * The aging tries to be lazy to reduce the overhead, while the eviction
4465          * stalls when the number of generations reaches MIN_NR_GENS. Hence, the
4466          * ideal number of generations is MIN_NR_GENS+1.
4467          */
4468         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS > max_seq)
4469                 return true;
4470         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS < max_seq)
4471                 return false;
4472
4473         /*
4474          * It's also ideal to spread pages out evenly, i.e., 1/(MIN_NR_GENS+1)
4475          * of the total number of pages for each generation. A reasonable range
4476          * for this average portion is [1/MIN_NR_GENS, 1/(MIN_NR_GENS+2)]. The
4477          * aging cares about the upper bound of hot pages, while the eviction
4478          * cares about the lower bound of cold pages.
4479          */
4480         if (young * MIN_NR_GENS > total)
4481                 return true;
4482         if (old * (MIN_NR_GENS + 2) < total)
4483                 return true;
4484
4485         return false;
4486 }
4487
4488 static bool age_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, unsigned long min_ttl)
4489 {
4490         bool need_aging;
4491         unsigned long nr_to_scan;
4492         int swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
4493         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4494         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4495         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4496
4497         VM_WARN_ON_ONCE(sc->memcg_low_reclaim);
4498
4499         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
4500
4501         if (mem_cgroup_below_min(memcg))
4502                 return false;
4503
4504         need_aging = should_run_aging(lruvec, max_seq, min_seq, sc, swappiness, &nr_to_scan);
4505
4506         if (min_ttl) {
4507                 int gen = lru_gen_from_seq(min_seq[LRU_GEN_FILE]);
4508                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
4509
4510                 if (time_is_after_jiffies(birth + min_ttl))
4511                         return false;
4512
4513                 /* the size is likely too small to be helpful */
4514                 if (!nr_to_scan && sc->priority != DEF_PRIORITY)
4515                         return false;
4516         }
4517
4518         if (need_aging)
4519                 try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, sc, swappiness, false);
4520
4521         return true;
4522 }
4523
4524 /* to protect the working set of the last N jiffies */
4525 static unsigned long lru_gen_min_ttl __read_mostly;
4526
4527 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4528 {
4529         struct mem_cgroup *memcg;
4530         bool success = false;
4531         unsigned long min_ttl = READ_ONCE(lru_gen_min_ttl);
4532
4533         VM_WARN_ON_ONCE(!current_is_kswapd());
4534
4535         sc->last_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4536
4537         /*
4538          * To reduce the chance of going into the aging path, which can be
4539          * costly, optimistically skip it if the flag below was cleared in the
4540          * eviction path. This improves the overall performance when multiple
4541          * memcgs are available.
4542          */
4543         if (!sc->memcgs_need_aging) {
4544                 sc->memcgs_need_aging = true;
4545                 return;
4546         }
4547
4548         set_mm_walk(pgdat);
4549
4550         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
4551         do {
4552                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4553
4554                 if (age_lruvec(lruvec, sc, min_ttl))
4555                         success = true;
4556
4557                 cond_resched();
4558         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
4559
4560         clear_mm_walk();
4561
4562         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
4563         if (success || !min_ttl || sc->order)
4564                 return;
4565
4566         /*
4567          * The main goal is to OOM kill if every generation from all memcgs is
4568          * younger than min_ttl. However, another possibility is all memcgs are
4569          * either below min or empty.
4570          */
4571         if (mutex_trylock(&oom_lock)) {
4572                 struct oom_control oc = {
4573                         .gfp_mask = sc->gfp_mask,
4574                 };
4575
4576                 out_of_memory(&oc);
4577
4578                 mutex_unlock(&oom_lock);
4579         }
4580 }
4581
4582 /*
4583  * This function exploits spatial locality when shrink_folio_list() walks the
4584  * rmap. It scans the adjacent PTEs of a young PTE and promotes hot pages. If
4585  * the scan was done cacheline efficiently, it adds the PMD entry pointing to
4586  * the PTE table to the Bloom filter. This forms a feedback loop between the
4587  * eviction and the aging.
4588  */
4589 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
4590 {
4591         int i;
4592         pte_t *pte;
4593         unsigned long start;
4594         unsigned long end;
4595         unsigned long addr;
4596         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4597         int young = 0;
4598         unsigned long bitmap[BITS_TO_LONGS(MIN_LRU_BATCH)] = {};
4599         struct folio *folio = pfn_folio(pvmw->pfn);
4600         struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
4601         struct pglist_data *pgdat = folio_pgdat(folio);
4602         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4603         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4604         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
4605
4606         lockdep_assert_held(pvmw->ptl);
4607         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
4608
4609         if (spin_is_contended(pvmw->ptl))
4610                 return;
4611
4612         /* avoid taking the LRU lock under the PTL when possible */
4613         walk = current->reclaim_state ? current->reclaim_state->mm_walk : NULL;
4614
4615         start = max(pvmw->address & PMD_MASK, pvmw->vma->vm_start);
4616         end = min(pvmw->address | ~PMD_MASK, pvmw->vma->vm_end - 1) + 1;
4617
4618         if (end - start > MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE) {
4619                 if (pvmw->address - start < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4620                         end = start + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4621                 else if (end - pvmw->address < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4622                         start = end - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4623                 else {
4624                         start = pvmw->address - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4625                         end = pvmw->address + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4626                 }
4627         }
4628
4629         pte = pvmw->pte - (pvmw->address - start) / PAGE_SIZE;
4630
4631         rcu_read_lock();
4632         arch_enter_lazy_mmu_mode();
4633
4634         for (i = 0, addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
4635                 unsigned long pfn;
4636
4637                 pfn = get_pte_pfn(pte[i], pvmw->vma, addr);
4638                 if (pfn == -1)
4639                         continue;
4640
4641                 if (!pte_young(pte[i]))
4642                         continue;
4643
4644                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, !walk || walk->can_swap);
4645                 if (!folio)
4646                         continue;
4647
4648                 if (!ptep_test_and_clear_young(pvmw->vma, addr, pte + i))
4649                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
4650
4651                 young++;
4652
4653                 if (pte_dirty(pte[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
4654                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4655                       !folio_test_swapcache(folio)))
4656                         folio_mark_dirty(folio);
4657
4658                 old_gen = folio_lru_gen(folio);
4659                 if (old_gen < 0)
4660                         folio_set_referenced(folio);
4661                 else if (old_gen != new_gen)
4662                         __set_bit(i, bitmap);
4663         }
4664
4665         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4666         rcu_read_unlock();
4667
4668         /* feedback from rmap walkers to page table walkers */
4669         if (suitable_to_scan(i, young))
4670                 update_bloom_filter(lruvec, max_seq, pvmw->pmd);
4671
4672         if (!walk && bitmap_weight(bitmap, MIN_LRU_BATCH) < PAGEVEC_SIZE) {
4673                 for_each_set_bit(i, bitmap, MIN_LRU_BATCH) {
4674                         folio = pfn_folio(pte_pfn(pte[i]));
4675                         folio_activate(folio);
4676                 }
4677                 return;
4678         }
4679
4680         /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4681         if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4682                 return;
4683
4684         if (!walk) {
4685                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4686                 new_gen = lru_gen_from_seq(lruvec->lrugen.max_seq);
4687         }
4688
4689         for_each_set_bit(i, bitmap, MIN_LRU_BATCH) {
4690                 folio = pfn_folio(pte_pfn(pte[i]));
4691                 if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
4692                         continue;
4693
4694                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4695                 if (old_gen < 0 || old_gen == new_gen)
4696                         continue;
4697
4698                 if (walk)
4699                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4700                 else
4701                         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
4702         }
4703
4704         if (!walk)
4705                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4706
4707         mem_cgroup_unlock_pages();
4708 }
4709
4710 /******************************************************************************
4711  *                          the eviction
4712  ******************************************************************************/
4713
4714 static bool sort_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, int tier_idx)
4715 {
4716         bool success;
4717         int gen = folio_lru_gen(folio);
4718         int type = folio_is_file_lru(folio);
4719         int zone = folio_zonenum(folio);
4720         int delta = folio_nr_pages(folio);
4721         int refs = folio_lru_refs(folio);
4722         int tier = lru_tier_from_refs(refs);
4723         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4724
4725         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen >= MAX_NR_GENS, folio);
4726
4727         /* unevictable */
4728         if (!folio_evictable(folio)) {
4729                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4730                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4731                 folio_set_unevictable(folio);
4732                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
4733                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, delta);
4734                 return true;
4735         }
4736
4737         /* dirty lazyfree */
4738         if (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_anon(folio) && folio_test_dirty(folio)) {
4739                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4740                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4741                 folio_set_swapbacked(folio);
4742                 lruvec_add_folio_tail(lruvec, folio);
4743                 return true;
4744         }
4745
4746         /* promoted */
4747         if (gen != lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type])) {
4748                 list_move(&folio->lru, &lrugen->lists[gen][type][zone]);
4749                 return true;
4750         }
4751
4752         /* protected */
4753         if (tier > tier_idx) {
4754                 int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4755
4756                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4757                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->lists[gen][type][zone]);
4758
4759                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1],
4760                            lrugen->protected[hist][type][tier - 1] + delta);
4761                 __mod_lruvec_state(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_BASE + type, delta);
4762                 return true;
4763         }
4764
4765         /* waiting for writeback */
4766         if (folio_test_locked(folio) || folio_test_writeback(folio) ||
4767             (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_dirty(folio))) {
4768                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, true);
4769                 list_move(&folio->lru, &lrugen->lists[gen][type][zone]);
4770                 return true;
4771         }
4772
4773         return false;
4774 }
4775
4776 static bool isolate_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc)
4777 {
4778         bool success;
4779
4780         /* unmapping inhibited */
4781         if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
4782                 return false;
4783
4784         /* swapping inhibited */
4785         if (!(sc->may_writepage && (sc->gfp_mask & __GFP_IO)) &&
4786             (folio_test_dirty(folio) ||
4787              (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapcache(folio))))
4788                 return false;
4789
4790         /* raced with release_pages() */
4791         if (!folio_try_get(folio))
4792                 return false;
4793
4794         /* raced with another isolation */
4795         if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
4796                 folio_put(folio);
4797                 return false;
4798         }
4799
4800         /* see the comment on MAX_NR_TIERS */
4801         if (!folio_test_referenced(folio))
4802                 set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS, 0);
4803
4804         /* for shrink_folio_list() */
4805         folio_clear_reclaim(folio);
4806         folio_clear_referenced(folio);
4807
4808         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4809         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4810
4811         return true;
4812 }
4813
4814 static int scan_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
4815                        int type, int tier, struct list_head *list)
4816 {
4817         int gen, zone;
4818         enum vm_event_item item;
4819         int sorted = 0;
4820         int scanned = 0;
4821         int isolated = 0;
4822         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4823         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4824         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4825
4826         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(list));
4827
4828         if (get_nr_gens(lruvec, type) == MIN_NR_GENS)
4829                 return 0;
4830
4831         gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4832
4833         for (zone = sc->reclaim_idx; zone >= 0; zone--) {
4834                 LIST_HEAD(moved);
4835                 int skipped = 0;
4836                 struct list_head *head = &lrugen->lists[gen][type][zone];
4837
4838                 while (!list_empty(head)) {
4839                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4840                         int delta = folio_nr_pages(folio);
4841
4842                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4843                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4844                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4845                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4846
4847                         scanned += delta;
4848
4849                         if (sort_folio(lruvec, folio, tier))
4850                                 sorted += delta;
4851                         else if (isolate_folio(lruvec, folio, sc)) {
4852                                 list_add(&folio->lru, list);
4853                                 isolated += delta;
4854                         } else {
4855                                 list_move(&folio->lru, &moved);
4856                                 skipped += delta;
4857                         }
4858
4859                         if (!--remaining || max(isolated, skipped) >= MIN_LRU_BATCH)
4860                                 break;
4861                 }
4862
4863                 if (skipped) {
4864                         list_splice(&moved, head);
4865                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zone, skipped);
4866                 }
4867
4868                 if (!remaining || isolated >= MIN_LRU_BATCH)
4869                         break;
4870         }
4871
4872         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
4873         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
4874                 __count_vm_events(item, isolated);
4875                 __count_vm_events(PGREFILL, sorted);
4876         }
4877         __count_memcg_events(memcg, item, isolated);
4878         __count_memcg_events(memcg, PGREFILL, sorted);
4879         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + type, isolated);
4880
4881         /*
4882          * There might not be eligible pages due to reclaim_idx, may_unmap and
4883          * may_writepage. Check the remaining to prevent livelock if it's not
4884          * making progress.
4885          */
4886         return isolated || !remaining ? scanned : 0;
4887 }
4888
4889 static int get_tier_idx(struct lruvec *lruvec, int type)
4890 {
4891         int tier;
4892         struct ctrl_pos sp, pv;
4893
4894         /*
4895          * To leave a margin for fluctuations, use a larger gain factor (1:2).
4896          * This value is chosen because any other tier would have at least twice
4897          * as many refaults as the first tier.
4898          */
4899         read_ctrl_pos(lruvec, type, 0, 1, &sp);
4900         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4901                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, 2, &pv);
4902                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4903                         break;
4904         }
4905
4906         return tier - 1;
4907 }
4908
4909 static int get_type_to_scan(struct lruvec *lruvec, int swappiness, int *tier_idx)
4910 {
4911         int type, tier;
4912         struct ctrl_pos sp, pv;
4913         int gain[ANON_AND_FILE] = { swappiness, 200 - swappiness };
4914
4915         /*
4916          * Compare the first tier of anon with that of file to determine which
4917          * type to scan. Also need to compare other tiers of the selected type
4918          * with the first tier of the other type to determine the last tier (of
4919          * the selected type) to evict.
4920          */
4921         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_ANON, 0, gain[LRU_GEN_ANON], &sp);
4922         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_FILE, 0, gain[LRU_GEN_FILE], &pv);
4923         type = positive_ctrl_err(&sp, &pv);
4924
4925         read_ctrl_pos(lruvec, !type, 0, gain[!type], &sp);
4926         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4927                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, gain[type], &pv);
4928                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4929                         break;
4930         }
4931
4932         *tier_idx = tier - 1;
4933
4934         return type;
4935 }
4936
4937 static int isolate_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4938                           int *type_scanned, struct list_head *list)
4939 {
4940         int i;
4941         int type;
4942         int scanned;
4943         int tier = -1;
4944         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4945
4946         /*
4947          * Try to make the obvious choice first. When anon and file are both
4948          * available from the same generation, interpret swappiness 1 as file
4949          * first and 200 as anon first.
4950          */
4951         if (!swappiness)
4952                 type = LRU_GEN_FILE;
4953         else if (min_seq[LRU_GEN_ANON] < min_seq[LRU_GEN_FILE])
4954                 type = LRU_GEN_ANON;
4955         else if (swappiness == 1)
4956                 type = LRU_GEN_FILE;
4957         else if (swappiness == 200)
4958                 type = LRU_GEN_ANON;
4959         else
4960                 type = get_type_to_scan(lruvec, swappiness, &tier);
4961
4962         for (i = !swappiness; i < ANON_AND_FILE; i++) {
4963                 if (tier < 0)
4964                         tier = get_tier_idx(lruvec, type);
4965
4966                 scanned = scan_folios(lruvec, sc, type, tier, list);
4967                 if (scanned)
4968                         break;
4969
4970                 type = !type;
4971                 tier = -1;
4972         }
4973
4974         *type_scanned = type;
4975
4976         return scanned;
4977 }
4978
4979 static int evict_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4980                         bool *need_swapping)
4981 {
4982         int type;
4983         int scanned;
4984         int reclaimed;
4985         LIST_HEAD(list);
4986         LIST_HEAD(clean);
4987         struct folio *folio;
4988         struct folio *next;
4989         enum vm_event_item item;
4990         struct reclaim_stat stat;
4991         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4992         bool skip_retry = false;
4993         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4994         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4995
4996         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4997
4998         scanned = isolate_folios(lruvec, sc, swappiness, &type, &list);
4999
5000         scanned += try_to_inc_min_seq(lruvec, swappiness);
5001
5002         if (get_nr_gens(lruvec, !swappiness) == MIN_NR_GENS)
5003                 scanned = 0;
5004
5005         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5006
5007         if (list_empty(&list))
5008                 return scanned;
5009 retry:
5010         reclaimed = shrink_folio_list(&list, pgdat, sc, &stat, false);
5011         sc->nr_reclaimed += reclaimed;
5012
5013         list_for_each_entry_safe_reverse(folio, next, &list, lru) {
5014                 if (!folio_evictable(folio)) {
5015                         list_del(&folio->lru);
5016                         folio_putback_lru(folio);
5017                         continue;
5018                 }
5019
5020                 if (folio_test_reclaim(folio) &&
5021                     (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))) {
5022                         /* restore LRU_REFS_FLAGS cleared by isolate_folio() */
5023                         if (folio_test_workingset(folio))
5024                                 folio_set_referenced(folio);
5025                         continue;
5026                 }
5027
5028                 if (skip_retry || folio_test_active(folio) || folio_test_referenced(folio) ||
5029                     folio_mapped(folio) || folio_test_locked(folio) ||
5030                     folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio)) {
5031                         /* don't add rejected folios to the oldest generation */
5032                         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS,
5033                                       BIT(PG_active));
5034                         continue;
5035                 }
5036
5037                 /* retry folios that may have missed folio_rotate_reclaimable() */
5038                 list_move(&folio->lru, &clean);
5039                 sc->nr_scanned -= folio_nr_pages(folio);
5040         }
5041
5042         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5043
5044         move_folios_to_lru(lruvec, &list);
5045
5046         walk = current->reclaim_state->mm_walk;
5047         if (walk && walk->batched)
5048                 reset_batch_size(lruvec, walk);
5049
5050         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
5051         if (!cgroup_reclaim(sc))
5052                 __count_vm_events(item, reclaimed);
5053         __count_memcg_events(memcg, item, reclaimed);
5054         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + type, reclaimed);
5055
5056         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5057
5058         mem_cgroup_uncharge_list(&list);
5059         free_unref_page_list(&list);
5060
5061         INIT_LIST_HEAD(&list);
5062         list_splice_init(&clean, &list);
5063
5064         if (!list_empty(&list)) {
5065                 skip_retry = true;
5066                 goto retry;
5067         }
5068
5069         if (need_swapping && type == LRU_GEN_ANON)
5070                 *need_swapping = true;
5071
5072         return scanned;
5073 }
5074
5075 /*
5076  * For future optimizations:
5077  * 1. Defer try_to_inc_max_seq() to workqueues to reduce latency for memcg
5078  *    reclaim.
5079  */
5080 static unsigned long get_nr_to_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
5081                                     bool can_swap, bool *need_aging)
5082 {
5083         unsigned long nr_to_scan;
5084         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5085         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5086         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5087
5088         if (mem_cgroup_below_min(memcg) ||
5089             (mem_cgroup_below_low(memcg) && !sc->memcg_low_reclaim))
5090                 return 0;
5091
5092         *need_aging = should_run_aging(lruvec, max_seq, min_seq, sc, can_swap, &nr_to_scan);
5093         if (!*need_aging)
5094                 return nr_to_scan;
5095
5096         /* skip the aging path at the default priority */
5097         if (sc->priority == DEF_PRIORITY)
5098                 goto done;
5099
5100         /* leave the work to lru_gen_age_node() */
5101         if (current_is_kswapd())
5102                 return 0;
5103
5104         if (try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, sc, can_swap, false))
5105                 return nr_to_scan;
5106 done:
5107         return min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS <= max_seq ? nr_to_scan : 0;
5108 }
5109
5110 static bool should_abort_scan(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
5111                               struct scan_control *sc, bool need_swapping)
5112 {
5113         int i;
5114         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5115
5116         if (!current_is_kswapd()) {
5117                 /* age each memcg at most once to ensure fairness */
5118                 if (max_seq - seq > 1)
5119                         return true;
5120
5121                 /* over-swapping can increase allocation latency */
5122                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim && need_swapping)
5123                         return true;
5124
5125                 /* give this thread a chance to exit and free its memory */
5126                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5127                         sc->nr_reclaimed += MIN_LRU_BATCH;
5128                         return true;
5129                 }
5130
5131                 if (cgroup_reclaim(sc))
5132                         return false;
5133         } else if (sc->nr_reclaimed - sc->last_reclaimed < sc->nr_to_reclaim)
5134                 return false;
5135
5136         /* keep scanning at low priorities to ensure fairness */
5137         if (sc->priority > DEF_PRIORITY - 2)
5138                 return false;
5139
5140         /*
5141          * A minimum amount of work was done under global memory pressure. For
5142          * kswapd, it may be overshooting. For direct reclaim, the allocation
5143          * may succeed if all suitable zones are somewhat safe. In either case,
5144          * it's better to stop now, and restart later if necessary.
5145          */
5146         for (i = 0; i <= sc->reclaim_idx; i++) {
5147                 unsigned long wmark;
5148                 struct zone *zone = lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones + i;
5149
5150                 if (!managed_zone(zone))
5151                         continue;
5152
5153                 wmark = current_is_kswapd() ? high_wmark_pages(zone) : low_wmark_pages(zone);
5154                 if (wmark > zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES))
5155                         return false;
5156         }
5157
5158         sc->nr_reclaimed += MIN_LRU_BATCH;
5159
5160         return true;
5161 }
5162
5163 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5164 {
5165         struct blk_plug plug;
5166         bool need_aging = false;
5167         bool need_swapping = false;
5168         unsigned long scanned = 0;
5169         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5170         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5171
5172         lru_add_drain();
5173
5174         blk_start_plug(&plug);
5175
5176         set_mm_walk(lruvec_pgdat(lruvec));
5177
5178         while (true) {
5179                 int delta;
5180                 int swappiness;
5181                 unsigned long nr_to_scan;
5182
5183                 if (sc->may_swap)
5184                         swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5185                 else if (!cgroup_reclaim(sc) && get_swappiness(lruvec, sc))
5186                         swappiness = 1;
5187                 else
5188                         swappiness = 0;
5189
5190                 nr_to_scan = get_nr_to_scan(lruvec, sc, swappiness, &need_aging);
5191                 if (!nr_to_scan)
5192                         goto done;
5193
5194                 delta = evict_folios(lruvec, sc, swappiness, &need_swapping);
5195                 if (!delta)
5196                         goto done;
5197
5198                 scanned += delta;
5199                 if (scanned >= nr_to_scan)
5200                         break;
5201
5202                 if (should_abort_scan(lruvec, max_seq, sc, need_swapping))
5203                         break;
5204
5205                 cond_resched();
5206         }
5207
5208         /* see the comment in lru_gen_age_node() */
5209         if (sc->nr_reclaimed - reclaimed >= MIN_LRU_BATCH && !need_aging)
5210                 sc->memcgs_need_aging = false;
5211 done:
5212         clear_mm_walk();
5213
5214         blk_finish_plug(&plug);
5215 }
5216
5217 /******************************************************************************
5218  *                          state change
5219  ******************************************************************************/
5220
5221 static bool __maybe_unused state_is_valid(struct lruvec *lruvec)
5222 {
5223         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5224
5225         if (lrugen->enabled) {
5226                 enum lru_list lru;
5227
5228                 for_each_evictable_lru(lru) {
5229                         if (!list_empty(&lruvec->lists[lru]))
5230                                 return false;
5231                 }
5232         } else {
5233                 int gen, type, zone;
5234
5235                 for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5236                         if (!list_empty(&lrugen->lists[gen][type][zone]))
5237                                 return false;
5238                 }
5239         }
5240
5241         return true;
5242 }
5243
5244 static bool fill_evictable(struct lruvec *lruvec)
5245 {
5246         enum lru_list lru;
5247         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5248
5249         for_each_evictable_lru(lru) {
5250                 int type = is_file_lru(lru);
5251                 bool active = is_active_lru(lru);
5252                 struct list_head *head = &lruvec->lists[lru];
5253
5254                 while (!list_empty(head)) {
5255                         bool success;
5256                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5257
5258                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5259                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio) != active, folio);
5260                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5261                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_lru_gen(folio) != -1, folio);
5262
5263                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
5264                         success = lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false);
5265                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5266
5267                         if (!--remaining)
5268                                 return false;
5269                 }
5270         }
5271
5272         return true;
5273 }
5274
5275 static bool drain_evictable(struct lruvec *lruvec)
5276 {
5277         int gen, type, zone;
5278         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5279
5280         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5281                 struct list_head *head = &lruvec->lrugen.lists[gen][type][zone];
5282
5283                 while (!list_empty(head)) {
5284                         bool success;
5285                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5286
5287                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5288                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
5289                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5290                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
5291
5292                         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false);
5293                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5294                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
5295
5296                         if (!--remaining)
5297                                 return false;
5298                 }
5299         }
5300
5301         return true;
5302 }
5303
5304 static void lru_gen_change_state(bool enabled)
5305 {
5306         static DEFINE_MUTEX(state_mutex);
5307
5308         struct mem_cgroup *memcg;
5309
5310         cgroup_lock();
5311         cpus_read_lock();
5312         get_online_mems();
5313         mutex_lock(&state_mutex);
5314
5315         if (enabled == lru_gen_enabled())
5316                 goto unlock;
5317
5318         if (enabled)
5319                 static_branch_enable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5320         else
5321                 static_branch_disable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5322
5323         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5324         do {
5325                 int nid;
5326
5327                 for_each_node(nid) {
5328                         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5329
5330                         if (!lruvec)
5331                                 continue;
5332
5333                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5334
5335                         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
5336                         VM_WARN_ON_ONCE(!state_is_valid(lruvec));
5337
5338                         lruvec->lrugen.enabled = enabled;
5339
5340                         while (!(enabled ? fill_evictable(lruvec) : drain_evictable(lruvec))) {
5341                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5342                                 cond_resched();
5343                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5344                         }
5345
5346                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5347                 }
5348
5349                 cond_resched();
5350         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5351 unlock:
5352         mutex_unlock(&state_mutex);
5353         put_online_mems();
5354         cpus_read_unlock();
5355         cgroup_unlock();
5356 }
5357
5358 /******************************************************************************
5359  *                          sysfs interface
5360  ******************************************************************************/
5361
5362 static ssize_t show_min_ttl(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5363 {
5364         return sprintf(buf, "%u\n", jiffies_to_msecs(READ_ONCE(lru_gen_min_ttl)));
5365 }
5366
5367 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5368 static ssize_t store_min_ttl(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5369                              const char *buf, size_t len)
5370 {
5371         unsigned int msecs;
5372
5373         if (kstrtouint(buf, 0, &msecs))
5374                 return -EINVAL;
5375
5376         WRITE_ONCE(lru_gen_min_ttl, msecs_to_jiffies(msecs));
5377
5378         return len;
5379 }
5380
5381 static struct kobj_attribute lru_gen_min_ttl_attr = __ATTR(
5382         min_ttl_ms, 0644, show_min_ttl, store_min_ttl
5383 );
5384
5385 static ssize_t show_enabled(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5386 {
5387         unsigned int caps = 0;
5388
5389         if (get_cap(LRU_GEN_CORE))
5390                 caps |= BIT(LRU_GEN_CORE);
5391
5392         if (arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK))
5393                 caps |= BIT(LRU_GEN_MM_WALK);
5394
5395         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG) && get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG))
5396                 caps |= BIT(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
5397
5398         return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "0x%04x\n", caps);
5399 }
5400
5401 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5402 static ssize_t store_enabled(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5403                              const char *buf, size_t len)
5404 {
5405         int i;
5406         unsigned int caps;
5407
5408         if (tolower(*buf) == 'n')
5409                 caps = 0;
5410         else if (tolower(*buf) == 'y')
5411                 caps = -1;
5412         else if (kstrtouint(buf, 0, &caps))
5413                 return -EINVAL;
5414
5415         for (i = 0; i < NR_LRU_GEN_CAPS; i++) {
5416                 bool enabled = caps & BIT(i);
5417
5418                 if (i == LRU_GEN_CORE)
5419                         lru_gen_change_state(enabled);
5420                 else if (enabled)
5421                         static_branch_enable(&lru_gen_caps[i]);
5422                 else
5423                         static_branch_disable(&lru_gen_caps[i]);
5424         }
5425
5426         return len;
5427 }
5428
5429 static struct kobj_attribute lru_gen_enabled_attr = __ATTR(
5430         enabled, 0644, show_enabled, store_enabled
5431 );
5432
5433 static struct attribute *lru_gen_attrs[] = {
5434         &lru_gen_min_ttl_attr.attr,
5435         &lru_gen_enabled_attr.attr,
5436         NULL
5437 };
5438
5439 static struct attribute_group lru_gen_attr_group = {
5440         .name = "lru_gen",
5441         .attrs = lru_gen_attrs,
5442 };
5443
5444 /******************************************************************************
5445  *                          debugfs interface
5446  ******************************************************************************/
5447
5448 static void *lru_gen_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
5449 {
5450         struct mem_cgroup *memcg;
5451         loff_t nr_to_skip = *pos;
5452
5453         m->private = kvmalloc(PATH_MAX, GFP_KERNEL);
5454         if (!m->private)
5455                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5456
5457         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5458         do {
5459                 int nid;
5460
5461                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5462                         if (!nr_to_skip--)
5463                                 return get_lruvec(memcg, nid);
5464                 }
5465         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5466
5467         return NULL;
5468 }
5469
5470 static void lru_gen_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
5471 {
5472         if (!IS_ERR_OR_NULL(v))
5473                 mem_cgroup_iter_break(NULL, lruvec_memcg(v));
5474
5475         kvfree(m->private);
5476         m->private = NULL;
5477 }
5478
5479 static void *lru_gen_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
5480 {
5481         int nid = lruvec_pgdat(v)->node_id;
5482         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(v);
5483
5484         ++*pos;
5485
5486         nid = next_memory_node(nid);
5487         if (nid == MAX_NUMNODES) {
5488                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
5489                 if (!memcg)
5490                         return NULL;
5491
5492                 nid = first_memory_node;
5493         }
5494
5495         return get_lruvec(memcg, nid);
5496 }
5497
5498 static void lru_gen_seq_show_full(struct seq_file *m, struct lruvec *lruvec,
5499                                   unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
5500                                   unsigned long seq)
5501 {
5502         int i;
5503         int type, tier;
5504         int hist = lru_hist_from_seq(seq);
5505         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5506
5507         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
5508                 seq_printf(m, "            %10d", tier);
5509                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5510                         const char *s = "   ";
5511                         unsigned long n[3] = {};
5512
5513                         if (seq == max_seq) {
5514                                 s = "RT ";
5515                                 n[0] = READ_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier]);
5516                                 n[1] = READ_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier]);
5517                         } else if (seq == min_seq[type] || NR_HIST_GENS > 1) {
5518                                 s = "rep";
5519                                 n[0] = atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
5520                                 n[1] = atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
5521                                 if (tier)
5522                                         n[2] = READ_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1]);
5523                         }
5524
5525                         for (i = 0; i < 3; i++)
5526                                 seq_printf(m, " %10lu%c", n[i], s[i]);
5527                 }
5528                 seq_putc(m, '\n');
5529         }
5530
5531         seq_puts(m, "                      ");
5532         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
5533                 const char *s = "      ";
5534                 unsigned long n = 0;
5535
5536                 if (seq == max_seq && NR_HIST_GENS == 1) {
5537                         s = "LOYNFA";
5538                         n = READ_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i]);
5539                 } else if (seq != max_seq && NR_HIST_GENS > 1) {
5540                         s = "loynfa";
5541                         n = READ_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i]);
5542                 }
5543
5544                 seq_printf(m, " %10lu%c", n, s[i]);
5545         }
5546         seq_putc(m, '\n');
5547 }
5548
5549 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5550 static int lru_gen_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
5551 {
5552         unsigned long seq;
5553         bool full = !debugfs_real_fops(m->file)->write;
5554         struct lruvec *lruvec = v;
5555         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5556         int nid = lruvec_pgdat(lruvec)->node_id;
5557         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5558         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5559         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5560
5561         if (nid == first_memory_node) {
5562                 const char *path = memcg ? m->private : "";
5563
5564 #ifdef CONFIG_MEMCG
5565                 if (memcg)
5566                         cgroup_path(memcg->css.cgroup, m->private, PATH_MAX);
5567 #endif
5568                 seq_printf(m, "memcg %5hu %s\n", mem_cgroup_id(memcg), path);
5569         }
5570
5571         seq_printf(m, " node %5d\n", nid);
5572
5573         if (!full)
5574                 seq = min_seq[LRU_GEN_ANON];
5575         else if (max_seq >= MAX_NR_GENS)
5576                 seq = max_seq - MAX_NR_GENS + 1;
5577         else
5578                 seq = 0;
5579
5580         for (; seq <= max_seq; seq++) {
5581                 int type, zone;
5582                 int gen = lru_gen_from_seq(seq);
5583                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
5584
5585                 seq_printf(m, " %10lu %10u", seq, jiffies_to_msecs(jiffies - birth));
5586
5587                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5588                         unsigned long size = 0;
5589                         char mark = full && seq < min_seq[type] ? 'x' : ' ';
5590
5591                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
5592                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
5593
5594                         seq_printf(m, " %10lu%c", size, mark);
5595                 }
5596
5597                 seq_putc(m, '\n');
5598
5599                 if (full)
5600                         lru_gen_seq_show_full(m, lruvec, max_seq, min_seq, seq);
5601         }
5602
5603         return 0;
5604 }
5605
5606 static const struct seq_operations lru_gen_seq_ops = {
5607         .start = lru_gen_seq_start,
5608         .stop = lru_gen_seq_stop,
5609         .next = lru_gen_seq_next,
5610         .show = lru_gen_seq_show,
5611 };
5612
5613 static int run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5614                      bool can_swap, bool force_scan)
5615 {
5616         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5617         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5618
5619         if (seq < max_seq)
5620                 return 0;
5621
5622         if (seq > max_seq)
5623                 return -EINVAL;
5624
5625         if (!force_scan && min_seq[!can_swap] + MAX_NR_GENS - 1 <= max_seq)
5626                 return -ERANGE;
5627
5628         try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, sc, can_swap, force_scan);
5629
5630         return 0;
5631 }
5632
5633 static int run_eviction(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5634                         int swappiness, unsigned long nr_to_reclaim)
5635 {
5636         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5637
5638         if (seq + MIN_NR_GENS > max_seq)
5639                 return -EINVAL;
5640
5641         sc->nr_reclaimed = 0;
5642
5643         while (!signal_pending(current)) {
5644                 DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5645
5646                 if (seq < min_seq[!swappiness])
5647                         return 0;
5648
5649                 if (sc->nr_reclaimed >= nr_to_reclaim)
5650                         return 0;
5651
5652                 if (!evict_folios(lruvec, sc, swappiness, NULL))
5653                         return 0;
5654
5655                 cond_resched();
5656         }
5657
5658         return -EINTR;
5659 }
5660
5661 static int run_cmd(char cmd, int memcg_id, int nid, unsigned long seq,
5662                    struct scan_control *sc, int swappiness, unsigned long opt)
5663 {
5664         struct lruvec *lruvec;
5665         int err = -EINVAL;
5666         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
5667
5668         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || !node_state(nid, N_MEMORY))
5669                 return -EINVAL;
5670
5671         if (!mem_cgroup_disabled()) {
5672                 rcu_read_lock();
5673                 memcg = mem_cgroup_from_id(memcg_id);
5674 #ifdef CONFIG_MEMCG
5675                 if (memcg && !css_tryget(&memcg->css))
5676                         memcg = NULL;
5677 #endif
5678                 rcu_read_unlock();
5679
5680                 if (!memcg)
5681                         return -EINVAL;
5682         }
5683
5684         if (memcg_id != mem_cgroup_id(memcg))
5685                 goto done;
5686
5687         lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5688
5689         if (swappiness < 0)
5690                 swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5691         else if (swappiness > 200)
5692                 goto done;
5693
5694         switch (cmd) {
5695         case '+':
5696                 err = run_aging(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5697                 break;
5698         case '-':
5699                 err = run_eviction(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5700                 break;
5701         }
5702 done:
5703         mem_cgroup_put(memcg);
5704
5705         return err;
5706 }
5707
5708 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5709 static ssize_t lru_gen_seq_write(struct file *file, const char __user *src,
5710                                  size_t len, loff_t *pos)
5711 {
5712         void *buf;
5713         char *cur, *next;
5714         unsigned int flags;
5715         struct blk_plug plug;
5716         int err = -EINVAL;
5717         struct scan_control sc = {
5718                 .may_writepage = true,
5719                 .may_unmap = true,
5720                 .may_swap = true,
5721                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
5722                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
5723         };
5724
5725         buf = kvmalloc(len + 1, GFP_KERNEL);
5726         if (!buf)
5727                 return -ENOMEM;
5728
5729         if (copy_from_user(buf, src, len)) {
5730                 kvfree(buf);
5731                 return -EFAULT;
5732         }
5733
5734         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
5735         flags = memalloc_noreclaim_save();
5736         blk_start_plug(&plug);
5737         if (!set_mm_walk(NULL)) {
5738                 err = -ENOMEM;
5739                 goto done;
5740         }
5741
5742         next = buf;
5743         next[len] = '\0';
5744
5745         while ((cur = strsep(&next, ",;\n"))) {
5746                 int n;
5747                 int end;
5748                 char cmd;
5749                 unsigned int memcg_id;
5750                 unsigned int nid;
5751                 unsigned long seq;
5752                 unsigned int swappiness = -1;
5753                 unsigned long opt = -1;
5754
5755                 cur = skip_spaces(cur);
5756                 if (!*cur)
5757                         continue;
5758
5759                 n = sscanf(cur, "%c %u %u %lu %n %u %n %lu %n", &cmd, &memcg_id, &nid,
5760                            &seq, &end, &swappiness, &end, &opt, &end);
5761                 if (n < 4 || cur[end]) {
5762                         err = -EINVAL;
5763                         break;
5764                 }
5765
5766                 err = run_cmd(cmd, memcg_id, nid, seq, &sc, swappiness, opt);
5767                 if (err)
5768                         break;
5769         }
5770 done:
5771         clear_mm_walk();
5772         blk_finish_plug(&plug);
5773         memalloc_noreclaim_restore(flags);
5774         set_task_reclaim_state(current, NULL);
5775
5776         kvfree(buf);
5777
5778         return err ? : len;
5779 }
5780
5781 static int lru_gen_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
5782 {
5783         return seq_open(file, &lru_gen_seq_ops);
5784 }
5785
5786 static const struct file_operations lru_gen_rw_fops = {
5787         .open = lru_gen_seq_open,
5788         .read = seq_read,
5789         .write = lru_gen_seq_write,
5790         .llseek = seq_lseek,
5791         .release = seq_release,
5792 };
5793
5794 static const struct file_operations lru_gen_ro_fops = {
5795         .open = lru_gen_seq_open,
5796         .read = seq_read,
5797         .llseek = seq_lseek,
5798         .release = seq_release,
5799 };
5800
5801 /******************************************************************************
5802  *                          initialization
5803  ******************************************************************************/
5804
5805 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
5806 {
5807         int i;
5808         int gen, type, zone;
5809         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5810
5811         lrugen->max_seq = MIN_NR_GENS + 1;
5812         lrugen->enabled = lru_gen_enabled();
5813
5814         for (i = 0; i <= MIN_NR_GENS + 1; i++)
5815                 lrugen->timestamps[i] = jiffies;
5816
5817         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)
5818                 INIT_LIST_HEAD(&lrugen->lists[gen][type][zone]);
5819
5820         lruvec->mm_state.seq = MIN_NR_GENS;
5821         init_waitqueue_head(&lruvec->mm_state.wait);
5822 }
5823
5824 #ifdef CONFIG_MEMCG
5825 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5826 {
5827         INIT_LIST_HEAD(&memcg->mm_list.fifo);
5828         spin_lock_init(&memcg->mm_list.lock);
5829 }
5830
5831 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5832 {
5833         int i;
5834         int nid;
5835
5836         for_each_node(nid) {
5837                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5838
5839                 VM_WARN_ON_ONCE(memchr_inv(lruvec->lrugen.nr_pages, 0,
5840                                            sizeof(lruvec->lrugen.nr_pages)));
5841
5842                 for (i = 0; i < NR_BLOOM_FILTERS; i++) {
5843                         bitmap_free(lruvec->mm_state.filters[i]);
5844                         lruvec->mm_state.filters[i] = NULL;
5845                 }
5846         }
5847 }
5848 #endif
5849
5850 static int __init init_lru_gen(void)
5851 {
5852         BUILD_BUG_ON(MIN_NR_GENS + 1 >= MAX_NR_GENS);
5853         BUILD_BUG_ON(BIT(LRU_GEN_WIDTH) <= MAX_NR_GENS);
5854
5855         if (sysfs_create_group(mm_kobj, &lru_gen_attr_group))
5856                 pr_err("lru_gen: failed to create sysfs group\n");
5857
5858         debugfs_create_file("lru_gen", 0644, NULL, NULL, &lru_gen_rw_fops);
5859         debugfs_create_file("lru_gen_full", 0444, NULL, NULL, &lru_gen_ro_fops);
5860
5861         return 0;
5862 };
5863 late_initcall(init_lru_gen);
5864
5865 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
5866
5867 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5868 {
5869 }
5870
5871 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5872 {
5873 }
5874
5875 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5876
5877 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5878 {
5879         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
5880         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
5881         unsigned long nr_to_scan;
5882         enum lru_list lru;
5883         unsigned long nr_reclaimed = 0;
5884         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
5885         bool proportional_reclaim;
5886         struct blk_plug plug;
5887
5888         if (lru_gen_enabled()) {
5889                 lru_gen_shrink_lruvec(lruvec, sc);
5890                 return;
5891         }
5892
5893         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
5894
5895         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
5896         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
5897
5898         /*
5899          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
5900          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
5901          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
5902          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
5903          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
5904          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
5905          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
5906          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
5907          * dropped to zero at the first pass.
5908          */
5909         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
5910                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
5911
5912         blk_start_plug(&plug);
5913         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
5914                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
5915                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
5916                 unsigned long nr_scanned;
5917
5918                 for_each_evictable_lru(lru) {
5919                         if (nr[lru]) {
5920                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
5921                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
5922
5923                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
5924                                                             lruvec, sc);
5925                         }
5926                 }
5927
5928                 cond_resched();
5929
5930                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
5931                         continue;
5932
5933                 /*
5934                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
5935                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
5936                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
5937                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
5938                  * proportional to the original scan target.
5939                  */
5940                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
5941                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
5942
5943                 /*
5944                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
5945                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
5946                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
5947                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
5948                  */
5949                 if (!nr_file || !nr_anon)
5950                         break;
5951
5952                 if (nr_file > nr_anon) {
5953                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
5954                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
5955                         lru = LRU_BASE;
5956                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
5957                 } else {
5958                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
5959                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
5960                         lru = LRU_FILE;
5961                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
5962                 }
5963
5964                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
5965                 nr[lru] = 0;
5966                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
5967
5968                 /*
5969                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
5970                  * scan target and the percentage scanning already complete
5971                  */
5972                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
5973                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5974                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5975                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5976
5977                 lru += LRU_ACTIVE;
5978                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5979                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5980                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5981         }
5982         blk_finish_plug(&plug);
5983         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
5984
5985         /*
5986          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
5987          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
5988          */
5989         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
5990             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
5991                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
5992                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
5993 }
5994
5995 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
5996 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
5997 {
5998         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
5999                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
6000                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
6001                 return true;
6002
6003         return false;
6004 }
6005
6006 /*
6007  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
6008  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
6009  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
6010  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
6011  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
6012  */
6013 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
6014                                         unsigned long nr_reclaimed,
6015                                         struct scan_control *sc)
6016 {
6017         unsigned long pages_for_compaction;
6018         unsigned long inactive_lru_pages;
6019         int z;
6020
6021         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
6022         if (!in_reclaim_compaction(sc))
6023                 return false;
6024
6025         /*
6026          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
6027          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
6028          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
6029          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
6030          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
6031          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
6032          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
6033          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
6034          */
6035         if (!nr_reclaimed)
6036                 return false;
6037
6038         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
6039         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6040                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
6041                 if (!managed_zone(zone))
6042                         continue;
6043
6044                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
6045                 case COMPACT_SUCCESS:
6046                 case COMPACT_CONTINUE:
6047                         return false;
6048                 default:
6049                         /* check next zone */
6050                         ;
6051                 }
6052         }
6053
6054         /*
6055          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
6056          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
6057          */
6058         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
6059         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
6060         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
6061                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
6062
6063         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
6064 }
6065
6066 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6067 {
6068         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
6069         struct mem_cgroup *memcg;
6070
6071         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
6072         do {
6073                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6074                 unsigned long reclaimed;
6075                 unsigned long scanned;
6076
6077                 /*
6078                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
6079                  * aren't eligible for reclaim - either because they
6080                  * don't have any reclaimable pages, or because their
6081                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
6082                  */
6083                 cond_resched();
6084
6085                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
6086
6087                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
6088                         /*
6089                          * Hard protection.
6090                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
6091                          */
6092                         continue;
6093                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
6094                         /*
6095                          * Soft protection.
6096                          * Respect the protection only as long as
6097                          * there is an unprotected supply
6098                          * of reclaimable memory from other cgroups.
6099                          */
6100                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
6101                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
6102                                 continue;
6103                         }
6104                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
6105                 }
6106
6107                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
6108                 scanned = sc->nr_scanned;
6109
6110                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
6111
6112                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
6113                             sc->priority);
6114
6115                 /* Record the group's reclaim efficiency */
6116                 if (!sc->proactive)
6117                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
6118                                    sc->nr_scanned - scanned,
6119                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
6120
6121         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
6122 }
6123
6124 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6125 {
6126         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
6127         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
6128         struct lruvec *target_lruvec;
6129         bool reclaimable = false;
6130
6131         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
6132
6133 again:
6134         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
6135
6136         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
6137         nr_scanned = sc->nr_scanned;
6138
6139         prepare_scan_count(pgdat, sc);
6140
6141         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
6142
6143         if (reclaim_state) {
6144                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
6145                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
6146         }
6147
6148         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
6149         if (!sc->proactive)
6150                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
6151                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
6152                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
6153
6154         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
6155                 reclaimable = true;
6156
6157         if (current_is_kswapd()) {
6158                 /*
6159                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
6160                  * it implies that the long-lived page allocation rate
6161                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
6162                  * global limits are not being effective at throttling
6163                  * processes due to the page distribution throughout
6164                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
6165                  * device. The only option is to throttle from reclaim
6166                  * context which is not ideal as there is no guarantee
6167                  * the dirtying process is throttled in the same way
6168                  * balance_dirty_pages() manages.
6169                  *
6170                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
6171                  * count the number of pages under pages flagged for
6172                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
6173                  * in the nr_immediate check below.
6174                  */
6175                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
6176                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6177
6178                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
6179                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
6180                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6181
6182                 /*
6183                  * If kswapd scans pages marked for immediate
6184                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
6185                  * implies that pages are cycling through the LRU
6186                  * faster than they are written so forcibly stall
6187                  * until some pages complete writeback.
6188                  */
6189                 if (sc->nr.immediate)
6190                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
6191         }
6192
6193         /*
6194          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
6195          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
6196          *
6197          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
6198          * stalling in reclaim_throttle().
6199          */
6200         if ((current_is_kswapd() ||
6201              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
6202             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
6203                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
6204
6205         /*
6206          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
6207          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
6208          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
6209          * the LRU too quickly.
6210          */
6211         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
6212             !sc->hibernation_mode &&
6213             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
6214                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
6215
6216         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
6217                                     sc))
6218                 goto again;
6219
6220         /*
6221          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
6222          * many failures to reclaim anything from them and goes to
6223          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
6224          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
6225          */
6226         if (reclaimable)
6227                 pgdat->kswapd_failures = 0;
6228 }
6229
6230 /*
6231  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
6232  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
6233  * should reclaim first.
6234  */
6235 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
6236 {
6237         unsigned long watermark;
6238         enum compact_result suitable;
6239
6240         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
6241         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
6242                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
6243                 return true;
6244         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
6245                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
6246                 return false;
6247
6248         /*
6249          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
6250          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
6251          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
6252          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
6253          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
6254          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
6255          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
6256          */
6257         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
6258
6259         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
6260 }
6261
6262 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6263 {
6264         /*
6265          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
6266          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
6267          */
6268         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
6269                 wait_queue_head_t *wqh;
6270
6271                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
6272                 if (waitqueue_active(wqh))
6273                         wake_up(wqh);
6274
6275                 return;
6276         }
6277
6278         /*
6279          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
6280          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
6281          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
6282          * LRU.
6283          */
6284         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
6285                 return;
6286
6287         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
6288         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
6289                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
6290 }
6291
6292 /*
6293  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
6294  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
6295  * request.
6296  *
6297  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
6298  * scan then give up on it.
6299  */
6300 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
6301 {
6302         struct zoneref *z;
6303         struct zone *zone;
6304         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6305         unsigned long nr_soft_scanned;
6306         gfp_t orig_mask;
6307         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
6308         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
6309
6310         /*
6311          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
6312          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
6313          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
6314          */
6315         orig_mask = sc->gfp_mask;
6316         if (buffer_heads_over_limit) {
6317                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
6318                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
6319         }
6320
6321         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6322                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
6323                 /*
6324                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
6325                  * to global LRU.
6326                  */
6327                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
6328                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
6329                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
6330                                 continue;
6331
6332                         /*
6333                          * If we already have plenty of memory free for
6334                          * compaction in this zone, don't free any more.
6335                          * Even though compaction is invoked for any
6336                          * non-zero order, only frequent costly order
6337                          * reclamation is disruptive enough to become a
6338                          * noticeable problem, like transparent huge
6339                          * page allocations.
6340                          */
6341                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
6342                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
6343                             compaction_ready(zone, sc)) {
6344                                 sc->compaction_ready = true;
6345                                 continue;
6346                         }
6347
6348                         /*
6349                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
6350                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
6351                          * node may be shrunk multiple times but in that case
6352                          * the user prefers lower zones being preserved.
6353                          */
6354                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6355                                 continue;
6356
6357                         /*
6358                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
6359                          * and returns the number of reclaimed pages and
6360                          * scanned pages. This works for global memory pressure
6361                          * and balancing, not for a memcg's limit.
6362                          */
6363                         nr_soft_scanned = 0;
6364                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
6365                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
6366                                                 &nr_soft_scanned);
6367                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6368                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
6369                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
6370                 }
6371
6372                 if (!first_pgdat)
6373                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
6374
6375                 /* See comment about same check for global reclaim above */
6376                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6377                         continue;
6378                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6379                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
6380         }
6381
6382         if (first_pgdat)
6383                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
6384
6385         /*
6386          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
6387          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
6388          */
6389         sc->gfp_mask = orig_mask;
6390 }
6391
6392 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
6393 {
6394         struct lruvec *target_lruvec;
6395         unsigned long refaults;
6396
6397         if (lru_gen_enabled())
6398                 return;
6399
6400         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
6401         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
6402         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] = refaults;
6403         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
6404         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] = refaults;
6405 }
6406
6407 /*
6408  * This is the main entry point to direct page reclaim.
6409  *
6410  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
6411  * are "out of memory" and something needs to be killed.
6412  *
6413  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
6414  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
6415  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
6416  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
6417  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
6418  * work, and the allocation attempt will fail.
6419  *
6420  * returns:     0, if no pages reclaimed
6421  *              else, the number of pages reclaimed
6422  */
6423 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
6424                                           struct scan_control *sc)
6425 {
6426         int initial_priority = sc->priority;
6427         pg_data_t *last_pgdat;
6428         struct zoneref *z;
6429         struct zone *zone;
6430 retry:
6431         delayacct_freepages_start();
6432
6433         if (!cgroup_reclaim(sc))
6434                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
6435
6436         do {
6437                 if (!sc->proactive)
6438                         vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
6439                                         sc->priority);
6440                 sc->nr_scanned = 0;
6441                 shrink_zones(zonelist, sc);
6442
6443                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
6444                         break;
6445
6446                 if (sc->compaction_ready)
6447                         break;
6448
6449                 /*
6450                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
6451                  * writepage even in laptop mode.
6452                  */
6453                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
6454                         sc->may_writepage = 1;
6455         } while (--sc->priority >= 0);
6456
6457         last_pgdat = NULL;
6458         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
6459                                         sc->nodemask) {
6460                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6461                         continue;
6462                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6463
6464                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
6465
6466                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
6467                         struct lruvec *lruvec;
6468
6469                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
6470                                                    zone->zone_pgdat);
6471                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
6472                 }
6473         }
6474
6475         delayacct_freepages_end();
6476
6477         if (sc->nr_reclaimed)
6478                 return sc->nr_reclaimed;
6479
6480         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
6481         if (sc->compaction_ready)
6482                 return 1;
6483
6484         /*
6485          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
6486          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
6487          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
6488          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
6489          * instead of doing costly eligibility calculations of the
6490          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
6491          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
6492          */
6493         if (sc->skipped_deactivate) {
6494                 sc->priority = initial_priority;
6495                 sc->force_deactivate = 1;
6496                 sc->skipped_deactivate = 0;
6497                 goto retry;
6498         }
6499
6500         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
6501         if (sc->memcg_low_skipped) {
6502                 sc->priority = initial_priority;
6503                 sc->force_deactivate = 0;
6504                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
6505                 sc->memcg_low_skipped = 0;
6506                 goto retry;
6507         }
6508
6509         return 0;
6510 }
6511
6512 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
6513 {
6514         struct zone *zone;
6515         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
6516         unsigned long free_pages = 0;
6517         int i;
6518         bool wmark_ok;
6519
6520         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6521                 return true;
6522
6523         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
6524                 zone = &pgdat->node_zones[i];
6525                 if (!managed_zone(zone))
6526                         continue;
6527
6528                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
6529                         continue;
6530
6531                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
6532                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
6533         }
6534
6535         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
6536         if (!pfmemalloc_reserve)
6537                 return true;
6538
6539         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
6540
6541         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
6542         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
6543                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
6544                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
6545
6546                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
6547         }
6548
6549         return wmark_ok;
6550 }
6551
6552 /*
6553  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
6554  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
6555  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
6556  * when the low watermark is reached.
6557  *
6558  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
6559  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
6560  */
6561 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
6562                                         nodemask_t *nodemask)
6563 {
6564         struct zoneref *z;
6565         struct zone *zone;
6566         pg_data_t *pgdat = NULL;
6567
6568         /*
6569          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
6570          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
6571          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
6572          * committing a transaction where throttling it could forcing other
6573          * processes to block on log_wait_commit().
6574          */
6575         if (current->flags & PF_KTHREAD)
6576                 goto out;
6577
6578         /*
6579          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
6580          * It should return quickly so it can exit and free its memory
6581          */
6582         if (fatal_signal_pending(current))
6583                 goto out;
6584
6585         /*
6586          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
6587          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
6588          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
6589          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
6590          *
6591          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
6592          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
6593          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
6594          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
6595          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
6596          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
6597          * should make reasonable progress.
6598          */
6599         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6600                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
6601                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
6602                         continue;
6603
6604                 /* Throttle based on the first usable node */
6605                 pgdat = zone->zone_pgdat;
6606                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
6607                         goto out;
6608                 break;
6609         }
6610
6611         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
6612         if (!pgdat)
6613                 goto out;
6614
6615         /* Account for the throttling */
6616         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
6617
6618         /*
6619          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
6620          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
6621          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
6622          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
6623          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
6624          * second before continuing.
6625          */
6626         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
6627                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
6628                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
6629         else
6630                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
6631                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
6632                         allow_direct_reclaim(pgdat));
6633
6634         if (fatal_signal_pending(current))
6635                 return true;
6636
6637 out:
6638         return false;
6639 }
6640
6641 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
6642                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
6643 {
6644         unsigned long nr_reclaimed;
6645         struct scan_control sc = {
6646                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6647                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
6648                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
6649                 .order = order,
6650                 .nodemask = nodemask,
6651                 .priority = DEF_PRIORITY,
6652                 .may_writepage = !laptop_mode,
6653                 .may_unmap = 1,
6654                 .may_swap = 1,
6655         };
6656
6657         /*
6658          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
6659          * Confirm they are large enough for max values.
6660          */
6661         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
6662         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
6663         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
6664
6665         /*
6666          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
6667          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
6668          * point.
6669          */
6670         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
6671                 return 1;
6672
6673         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6674         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
6675
6676         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6677
6678         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
6679         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6680
6681         return nr_reclaimed;
6682 }
6683
6684 #ifdef CONFIG_MEMCG
6685
6686 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
6687 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
6688                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
6689                                                 pg_data_t *pgdat,
6690                                                 unsigned long *nr_scanned)
6691 {
6692         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6693         struct scan_control sc = {
6694                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6695                 .target_mem_cgroup = memcg,
6696                 .may_writepage = !laptop_mode,
6697                 .may_unmap = 1,
6698                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6699                 .may_swap = !noswap,
6700         };
6701
6702         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
6703
6704         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
6705                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
6706
6707         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
6708                                                       sc.gfp_mask);
6709
6710         /*
6711          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
6712          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
6713          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
6714          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
6715          * the priority and make it zero.
6716          */
6717         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
6718
6719         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
6720
6721         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
6722
6723         return sc.nr_reclaimed;
6724 }
6725
6726 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
6727                                            unsigned long nr_pages,
6728                                            gfp_t gfp_mask,
6729                                            unsigned int reclaim_options)
6730 {
6731         unsigned long nr_reclaimed;
6732         unsigned int noreclaim_flag;
6733         struct scan_control sc = {
6734                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
6735                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
6736                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
6737                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6738                 .target_mem_cgroup = memcg,
6739                 .priority = DEF_PRIORITY,
6740                 .may_writepage = !laptop_mode,
6741                 .may_unmap = 1,
6742                 .may_swap = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_MAY_SWAP),
6743                 .proactive = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_PROACTIVE),
6744         };
6745         /*
6746          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
6747          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
6748          * the reclaim does not bail out early.
6749          */
6750         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
6751
6752         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6753         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
6754         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
6755
6756         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6757
6758         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
6759         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
6760         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6761
6762         return nr_reclaimed;
6763 }
6764 #endif
6765
6766 static void kswapd_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
6767 {
6768         struct mem_cgroup *memcg;
6769         struct lruvec *lruvec;
6770
6771         if (lru_gen_enabled()) {
6772                 lru_gen_age_node(pgdat, sc);
6773                 return;
6774         }
6775
6776         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
6777                 return;
6778
6779         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6780         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6781                 return;
6782
6783         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
6784         do {
6785                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6786                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6787                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6788                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
6789         } while (memcg);
6790 }
6791
6792 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6793 {
6794         int i;
6795         struct zone *zone;
6796
6797         /*
6798          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
6799          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
6800          * should not be checked at the same time as reclaim would
6801          * start prematurely when there is no boosting and a lower
6802          * zone is balanced.
6803          */
6804         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
6805                 zone = pgdat->node_zones + i;
6806                 if (!managed_zone(zone))
6807                         continue;
6808
6809                 if (zone->watermark_boost)
6810                         return true;
6811         }
6812
6813         return false;
6814 }
6815
6816 /*
6817  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
6818  * and highest_zoneidx
6819  */
6820 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6821 {
6822         int i;
6823         unsigned long mark = -1;
6824         struct zone *zone;
6825
6826         /*
6827          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
6828          * meet watermarks.
6829          */
6830         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6831                 zone = pgdat->node_zones + i;
6832
6833                 if (!managed_zone(zone))
6834                         continue;
6835
6836                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
6837                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
6838                 else
6839                         mark = high_wmark_pages(zone);
6840                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
6841                         return true;
6842         }
6843
6844         /*
6845          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
6846          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
6847          * allocation tries to wake a remote kswapd.
6848          */
6849         if (mark == -1)
6850                 return true;
6851
6852         return false;
6853 }
6854
6855 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
6856 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
6857 {
6858         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6859
6860         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
6861         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6862         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6863 }
6864
6865 /*
6866  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
6867  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
6868  *
6869  * Returns true if kswapd is ready to sleep
6870  */
6871 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
6872                                 int highest_zoneidx)
6873 {
6874         /*
6875          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
6876          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
6877          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
6878          * throttled. There is also a potential race if processes get
6879          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
6880          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
6881          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
6882          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
6883          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
6884          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
6885          * that here we are under prepare_to_wait().
6886          */
6887         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
6888                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6889
6890         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
6891         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6892                 return true;
6893
6894         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
6895                 clear_pgdat_congested(pgdat);
6896                 return true;
6897         }
6898
6899         return false;
6900 }
6901
6902 /*
6903  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
6904  * zone that is currently unbalanced.
6905  *
6906  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
6907  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
6908  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
6909  */
6910 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
6911                                struct scan_control *sc)
6912 {
6913         struct zone *zone;
6914         int z;
6915
6916         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
6917         sc->nr_to_reclaim = 0;
6918         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6919                 zone = pgdat->node_zones + z;
6920                 if (!managed_zone(zone))
6921                         continue;
6922
6923                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
6924         }
6925
6926         /*
6927          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
6928          * now pressure is applied based on node LRU order.
6929          */
6930         shrink_node(pgdat, sc);
6931
6932         /*
6933          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
6934          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
6935          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
6936          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
6937          * can direct reclaim/compact.
6938          */
6939         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
6940                 sc->order = 0;
6941
6942         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
6943 }
6944
6945 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
6946 static inline void
6947 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
6948 {
6949         int i;
6950         struct zone *zone;
6951
6952         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6953                 zone = pgdat->node_zones + i;
6954
6955                 if (!managed_zone(zone))
6956                         continue;
6957
6958                 if (active)
6959                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6960                 else
6961                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6962         }
6963 }
6964
6965 static inline void
6966 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6967 {
6968         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
6969 }
6970
6971 static inline void
6972 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6973 {
6974         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
6975 }
6976
6977 /*
6978  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
6979  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
6980  * balanced.
6981  *
6982  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
6983  *
6984  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
6985  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
6986  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
6987  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
6988  * balanced.
6989  */
6990 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6991 {
6992         int i;
6993         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6994         unsigned long nr_soft_scanned;
6995         unsigned long pflags;
6996         unsigned long nr_boost_reclaim;
6997         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
6998         bool boosted;
6999         struct zone *zone;
7000         struct scan_control sc = {
7001                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
7002                 .order = order,
7003                 .may_unmap = 1,
7004         };
7005
7006         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7007         psi_memstall_enter(&pflags);
7008         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
7009
7010         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
7011
7012         /*
7013          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
7014          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
7015          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
7016          */
7017         nr_boost_reclaim = 0;
7018         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
7019                 zone = pgdat->node_zones + i;
7020                 if (!managed_zone(zone))
7021                         continue;
7022
7023                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
7024                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
7025         }
7026         boosted = nr_boost_reclaim;
7027
7028 restart:
7029         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
7030         sc.priority = DEF_PRIORITY;
7031         do {
7032                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
7033                 bool raise_priority = true;
7034                 bool balanced;
7035                 bool ret;
7036
7037                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
7038
7039                 /*
7040                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
7041                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
7042                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
7043                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
7044                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
7045                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
7046                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
7047                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
7048                  */
7049                 if (buffer_heads_over_limit) {
7050                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
7051                                 zone = pgdat->node_zones + i;
7052                                 if (!managed_zone(zone))
7053                                         continue;
7054
7055                                 sc.reclaim_idx = i;
7056                                 break;
7057                         }
7058                 }
7059
7060                 /*
7061                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
7062                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
7063                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
7064                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
7065                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
7066                  */
7067                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
7068                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
7069                         nr_boost_reclaim = 0;
7070                         goto restart;
7071                 }
7072
7073                 /*
7074                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
7075                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
7076                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
7077                  */
7078                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
7079                         goto out;
7080
7081                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
7082                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
7083                         raise_priority = false;
7084
7085                 /*
7086                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
7087                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
7088                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
7089                  * reclaim will be aborted.
7090                  */
7091                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
7092                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
7093
7094                 /*
7095                  * Do some background aging, to give pages a chance to be
7096                  * referenced before reclaiming. All pages are rotated
7097                  * regardless of classzone as this is about consistent aging.
7098                  */
7099                 kswapd_age_node(pgdat, &sc);
7100
7101                 /*
7102                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
7103                  * even in laptop mode.
7104                  */
7105                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
7106                         sc.may_writepage = 1;
7107
7108                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
7109                 sc.nr_scanned = 0;
7110                 nr_soft_scanned = 0;
7111                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
7112                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
7113                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
7114
7115                 /*
7116                  * There should be no need to raise the scanning priority if
7117                  * enough pages are already being scanned that that high
7118                  * watermark would be met at 100% efficiency.
7119                  */
7120                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
7121                         raise_priority = false;
7122
7123                 /*
7124                  * If the low watermark is met there is no need for processes
7125                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
7126                  * able to safely make forward progress. Wake them
7127                  */
7128                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
7129                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
7130                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7131
7132                 /* Check if kswapd should be suspending */
7133                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
7134                 ret = try_to_freeze();
7135                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
7136                 if (ret || kthread_should_stop())
7137                         break;
7138
7139                 /*
7140                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
7141                  * progress in reclaiming pages
7142                  */
7143                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
7144                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
7145
7146                 /*
7147                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
7148                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
7149                  * extreme circumstances.
7150                  */
7151                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
7152                         break;
7153
7154                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
7155                         sc.priority--;
7156         } while (sc.priority >= 1);
7157
7158         if (!sc.nr_reclaimed)
7159                 pgdat->kswapd_failures++;
7160
7161 out:
7162         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
7163
7164         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
7165         if (boosted) {
7166                 unsigned long flags;
7167
7168                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
7169                         if (!zone_boosts[i])
7170                                 continue;
7171
7172                         /* Increments are under the zone lock */
7173                         zone = pgdat->node_zones + i;
7174                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7175                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
7176                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7177                 }
7178
7179                 /*
7180                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
7181                  * pageblocks.
7182                  */
7183                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
7184         }
7185
7186         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
7187         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
7188         psi_memstall_leave(&pflags);
7189         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7190
7191         /*
7192          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
7193          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
7194          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
7195          * remain at the higher level.
7196          */
7197         return sc.order;
7198 }
7199
7200 /*
7201  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
7202  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
7203  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
7204  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
7205  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
7206  */
7207 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
7208                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
7209 {
7210         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7211
7212         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
7213 }
7214
7215 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
7216                                 unsigned int highest_zoneidx)
7217 {
7218         long remaining = 0;
7219         DEFINE_WAIT(wait);
7220
7221         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
7222                 return;
7223
7224         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7225
7226         /*
7227          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
7228          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
7229          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
7230          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
7231          * succeed.
7232          */
7233         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7234                 /*
7235                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
7236                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
7237                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
7238                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
7239                  */
7240                 reset_isolation_suitable(pgdat);
7241
7242                 /*
7243                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
7244                  * allocation of the requested order possible.
7245                  */
7246                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
7247
7248                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
7249
7250                 /*
7251                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
7252                  * order. The values will either be from a wakeup request or
7253                  * the previous request that slept prematurely.
7254                  */
7255                 if (remaining) {
7256                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
7257                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7258                                                         highest_zoneidx));
7259
7260                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
7261                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
7262                 }
7263
7264                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7265                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7266         }
7267
7268         /*
7269          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
7270          * go fully to sleep until explicitly woken up.
7271          */
7272         if (!remaining &&
7273             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7274                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
7275
7276                 /*
7277                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
7278                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
7279                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
7280                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
7281                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
7282                  * them before going back to sleep.
7283                  */
7284                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
7285
7286                 if (!kthread_should_stop())
7287                         schedule();
7288
7289                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
7290         } else {
7291                 if (remaining)
7292                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
7293                 else
7294                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
7295         }
7296         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7297 }
7298
7299 /*
7300  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
7301  * from the init process.
7302  *
7303  * This basically trickles out pages so that we have _some_
7304  * free memory available even if there is no other activity
7305  * that frees anything up. This is needed for things like routing
7306  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
7307  * asynchronous contexts that cannot page things out.
7308  *
7309  * If there are applications that are active memory-allocators
7310  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
7311  */
7312 static int kswapd(void *p)
7313 {
7314         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
7315         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
7316         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
7317         struct task_struct *tsk = current;
7318         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
7319
7320         if (!cpumask_empty(cpumask))
7321                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
7322
7323         /*
7324          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
7325          * and that if we need more memory we should get access to it
7326          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
7327          * never get caught in the normal page freeing logic.
7328          *
7329          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
7330          * you need a small amount of memory in order to be able to
7331          * page out something else, and this flag essentially protects
7332          * us from recursively trying to free more memory as we're
7333          * trying to free the first piece of memory in the first place).
7334          */
7335         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
7336         set_freezable();
7337
7338         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7339         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7340         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
7341         for ( ; ; ) {
7342                 bool ret;
7343
7344                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7345                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7346                                                         highest_zoneidx);
7347
7348 kswapd_try_sleep:
7349                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
7350                                         highest_zoneidx);
7351
7352                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
7353                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7354                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7355                                                         highest_zoneidx);
7356                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7357                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7358
7359                 ret = try_to_freeze();
7360                 if (kthread_should_stop())
7361                         break;
7362
7363                 /*
7364                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
7365                  * after returning from the refrigerator
7366                  */
7367                 if (ret)
7368                         continue;
7369
7370                 /*
7371                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
7372                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
7373                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
7374                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
7375                  * but kcompactd is woken to compact for the original
7376                  * request (alloc_order).
7377                  */
7378                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
7379                                                 alloc_order);
7380                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
7381                                                 highest_zoneidx);
7382                 if (reclaim_order < alloc_order)
7383                         goto kswapd_try_sleep;
7384         }
7385
7386         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
7387
7388         return 0;
7389 }
7390
7391 /*
7392  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
7393  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
7394  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
7395  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
7396  * needed.
7397  */
7398 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
7399                    enum zone_type highest_zoneidx)
7400 {
7401         pg_data_t *pgdat;
7402         enum zone_type curr_idx;
7403
7404         if (!managed_zone(zone))
7405                 return;
7406
7407         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
7408                 return;
7409
7410         pgdat = zone->zone_pgdat;
7411         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7412
7413         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
7414                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
7415
7416         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
7417                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
7418
7419         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
7420                 return;
7421
7422         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
7423         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
7424             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
7425              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
7426                 /*
7427                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
7428                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
7429                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
7430                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
7431                  * ratelimit its work.
7432                  */
7433                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
7434                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
7435                 return;
7436         }
7437
7438         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
7439                                       gfp_flags);
7440         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
7441 }
7442
7443 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
7444 /*
7445  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
7446  * freed pages.
7447  *
7448  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
7449  * LRU order by reclaiming preferentially
7450  * inactive > active > active referenced > active mapped
7451  */
7452 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
7453 {
7454         struct scan_control sc = {
7455                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
7456                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
7457                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
7458                 .priority = DEF_PRIORITY,
7459                 .may_writepage = 1,
7460                 .may_unmap = 1,
7461                 .may_swap = 1,
7462                 .hibernation_mode = 1,
7463         };
7464         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
7465         unsigned long nr_reclaimed;
7466         unsigned int noreclaim_flag;
7467
7468         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7469         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7470         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7471
7472         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
7473
7474         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7475         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7476         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7477
7478         return nr_reclaimed;
7479 }
7480 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
7481
7482 /*
7483  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
7484  */
7485 void kswapd_run(int nid)
7486 {
7487         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7488
7489         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7490         if (!pgdat->kswapd) {
7491                 pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
7492                 if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
7493                         /* failure at boot is fatal */
7494                         BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
7495                         pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
7496                         pgdat->kswapd = NULL;
7497                 }
7498         }
7499         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7500 }
7501
7502 /*
7503  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
7504  * be holding mem_hotplug_begin/done().
7505  */
7506 void kswapd_stop(int nid)
7507 {
7508         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7509         struct task_struct *kswapd;
7510
7511         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7512         kswapd = pgdat->kswapd;
7513         if (kswapd) {
7514                 kthread_stop(kswapd);
7515                 pgdat->kswapd = NULL;
7516         }
7517         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7518 }
7519
7520 static int __init kswapd_init(void)
7521 {
7522         int nid;
7523
7524         swap_setup();
7525         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
7526                 kswapd_run(nid);
7527         return 0;
7528 }
7529
7530 module_init(kswapd_init)
7531
7532 #ifdef CONFIG_NUMA
7533 /*
7534  * Node reclaim mode
7535  *
7536  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
7537  * the watermarks.
7538  */
7539 int node_reclaim_mode __read_mostly;
7540
7541 /*
7542  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
7543  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
7544  * a zone.
7545  */
7546 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
7547
7548 /*
7549  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
7550  * occur.
7551  */
7552 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
7553
7554 /*
7555  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
7556  * slab reclaim needs to occur.
7557  */
7558 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
7559
7560 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
7561 {
7562         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
7563         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
7564                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
7565
7566         /*
7567          * It's possible for there to be more file mapped pages than
7568          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
7569          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
7570          */
7571         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
7572 }
7573
7574 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
7575 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
7576 {
7577         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
7578         unsigned long delta = 0;
7579
7580         /*
7581          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
7582          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
7583          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
7584          * a better estimate
7585          */
7586         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
7587                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
7588         else
7589                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
7590
7591         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
7592         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
7593                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
7594
7595         /* Watch for any possible underflows due to delta */
7596         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
7597                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
7598
7599         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
7600 }
7601
7602 /*
7603  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
7604  */
7605 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7606 {
7607         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
7608         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
7609         struct task_struct *p = current;
7610         unsigned int noreclaim_flag;
7611         struct scan_control sc = {
7612                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
7613                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7614                 .order = order,
7615                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
7616                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
7617                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
7618                 .may_swap = 1,
7619                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
7620         };
7621         unsigned long pflags;
7622
7623         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
7624                                            sc.gfp_mask);
7625
7626         cond_resched();
7627         psi_memstall_enter(&pflags);
7628         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7629         /*
7630          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
7631          */
7632         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7633         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
7634
7635         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages ||
7636             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) > pgdat->min_slab_pages) {
7637                 /*
7638                  * Free memory by calling shrink node with increasing
7639                  * priorities until we have enough memory freed.
7640                  */
7641                 do {
7642                         shrink_node(pgdat, &sc);
7643                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
7644         }
7645
7646         set_task_reclaim_state(p, NULL);
7647         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7648         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7649         psi_memstall_leave(&pflags);
7650
7651         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
7652
7653         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
7654 }
7655
7656 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7657 {
7658         int ret;
7659
7660         /*
7661          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
7662          * slab pages if we are over the defined limits.
7663          *
7664          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
7665          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
7666          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
7667          * if less than a specified percentage of the node is used by
7668          * unmapped file backed pages.
7669          */
7670         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
7671             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
7672             pgdat->min_slab_pages)
7673                 return NODE_RECLAIM_FULL;
7674
7675         /*
7676          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
7677          */
7678         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
7679                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7680
7681         /*
7682          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
7683          * have associated processors. This will favor the local processor
7684          * over remote processors and spread off node memory allocations
7685          * as wide as possible.
7686          */
7687         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
7688                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7689
7690         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
7691                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7692
7693         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
7694         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
7695
7696         if (!ret)
7697                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
7698
7699         return ret;
7700 }
7701 #endif
7702
7703 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
7704 {
7705         struct folio_batch fbatch;
7706         unsigned i;
7707
7708         folio_batch_init(&fbatch);
7709         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
7710                 struct page *page = pvec->pages[i];
7711
7712                 if (PageTransTail(page))
7713                         continue;
7714                 folio_batch_add(&fbatch, page_folio(page));
7715         }
7716         check_move_unevictable_folios(&fbatch);
7717 }
7718 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
7719
7720 /**
7721  * check_move_unevictable_folios - Move evictable folios to appropriate zone
7722  * lru list
7723  * @fbatch: Batch of lru folios to check.
7724  *
7725  * Checks folios for evictability, if an evictable folio is in the unevictable
7726  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
7727  * should be only used for lru folios.
7728  */
7729 void check_move_unevictable_folios(struct folio_batch *fbatch)
7730 {
7731         struct lruvec *lruvec = NULL;
7732         int pgscanned = 0;
7733         int pgrescued = 0;
7734         int i;
7735
7736         for (i = 0; i < fbatch->nr; i++) {
7737                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
7738                 int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
7739
7740                 pgscanned += nr_pages;
7741
7742                 /* block memcg migration while the folio moves between lrus */
7743                 if (!folio_test_clear_lru(folio))
7744                         continue;
7745
7746                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
7747                 if (folio_evictable(folio) && folio_test_unevictable(folio)) {
7748                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
7749                         folio_clear_unevictable(folio);
7750                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
7751                         pgrescued += nr_pages;
7752                 }
7753                 folio_set_lru(folio);
7754         }
7755
7756         if (lruvec) {
7757                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
7758                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7759                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
7760         } else if (pgscanned) {
7761                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7762         }
7763 }
7764 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_folios);