OSDN Git Service

Merge branch 'for-3.20/bdi' of git://git.kernel.dk/linux-block
[uclinux-h8/linux.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/balloon_compaction.h>
55
56 #include "internal.h"
57
58 #define CREATE_TRACE_POINTS
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct scan_control {
62         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
63         unsigned long nr_to_reclaim;
64
65         /* This context's GFP mask */
66         gfp_t gfp_mask;
67
68         /* Allocation order */
69         int order;
70
71         /*
72          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
73          * are scanned.
74          */
75         nodemask_t      *nodemask;
76
77         /*
78          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
79          * primary target of this reclaim invocation.
80          */
81         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
82
83         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
84         int priority;
85
86         unsigned int may_writepage:1;
87
88         /* Can mapped pages be reclaimed? */
89         unsigned int may_unmap:1;
90
91         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
92         unsigned int may_swap:1;
93
94         /* Can cgroups be reclaimed below their normal consumption range? */
95         unsigned int may_thrash:1;
96
97         unsigned int hibernation_mode:1;
98
99         /* One of the zones is ready for compaction */
100         unsigned int compaction_ready:1;
101
102         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
103         unsigned long nr_scanned;
104
105         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
106         unsigned long nr_reclaimed;
107 };
108
109 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
110
111 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
112 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
113         do {                                                            \
114                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
115                         struct page *prev;                              \
116                                                                         \
117                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
118                         prefetch(&prev->_field);                        \
119                 }                                                       \
120         } while (0)
121 #else
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
123 #endif
124
125 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
126 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
127         do {                                                            \
128                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
129                         struct page *prev;                              \
130                                                                         \
131                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
132                         prefetchw(&prev->_field);                       \
133                 }                                                       \
134         } while (0)
135 #else
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
137 #endif
138
139 /*
140  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
141  */
142 int vm_swappiness = 60;
143 /*
144  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
145  * zones.
146  */
147 unsigned long vm_total_pages;
148
149 static LIST_HEAD(shrinker_list);
150 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
151
152 #ifdef CONFIG_MEMCG
153 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
154 {
155         return !sc->target_mem_cgroup;
156 }
157 #else
158 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
159 {
160         return true;
161 }
162 #endif
163
164 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
165 {
166         int nr;
167
168         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
169              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
170
171         if (get_nr_swap_pages() > 0)
172                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
173                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
174
175         return nr;
176 }
177
178 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
179 {
180         return zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED) <
181                 zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
182 }
183
184 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
185 {
186         if (!mem_cgroup_disabled())
187                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
188
189         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
190 }
191
192 /*
193  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
194  */
195 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
198
199         /*
200          * If we only have one possible node in the system anyway, save
201          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
202          * will save memory and some small loop time later.
203          */
204         if (nr_node_ids == 1)
205                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
206
207         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
208                 size *= nr_node_ids;
209
210         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
211         if (!shrinker->nr_deferred)
212                 return -ENOMEM;
213
214         down_write(&shrinker_rwsem);
215         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return 0;
218 }
219 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
220
221 /*
222  * Remove one
223  */
224 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
225 {
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         list_del(&shrinker->list);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229         kfree(shrinker->nr_deferred);
230 }
231 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
232
233 #define SHRINK_BATCH 128
234
235 static unsigned long shrink_slabs(struct shrink_control *shrinkctl,
236                                   struct shrinker *shrinker,
237                                   unsigned long nr_scanned,
238                                   unsigned long nr_eligible)
239 {
240         unsigned long freed = 0;
241         unsigned long long delta;
242         long total_scan;
243         long freeable;
244         long nr;
245         long new_nr;
246         int nid = shrinkctl->nid;
247         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
248                                           : SHRINK_BATCH;
249
250         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
251         if (freeable == 0)
252                 return 0;
253
254         /*
255          * copy the current shrinker scan count into a local variable
256          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
257          * don't also do this scanning work.
258          */
259         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
260
261         total_scan = nr;
262         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
263         delta *= freeable;
264         do_div(delta, nr_eligible + 1);
265         total_scan += delta;
266         if (total_scan < 0) {
267                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
268                        shrinker->scan_objects, total_scan);
269                 total_scan = freeable;
270         }
271
272         /*
273          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
274          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
275          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
276          * nr being built up so when a shrink that can do some work
277          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
278          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
279          * memory.
280          *
281          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
282          * a large delta change is calculated directly.
283          */
284         if (delta < freeable / 4)
285                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
286
287         /*
288          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
289          * never try to free more than twice the estimate number of
290          * freeable entries.
291          */
292         if (total_scan > freeable * 2)
293                 total_scan = freeable * 2;
294
295         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
296                                    nr_scanned, nr_eligible,
297                                    freeable, delta, total_scan);
298
299         /*
300          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
301          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
302          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
303          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
304          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
305          * objects spread over several slabs with usage less than the
306          * batch_size.
307          *
308          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
309          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
310          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
311          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
312          * possible.
313          */
314         while (total_scan >= batch_size ||
315                total_scan >= freeable) {
316                 unsigned long ret;
317                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
318
319                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
320                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
321                 if (ret == SHRINK_STOP)
322                         break;
323                 freed += ret;
324
325                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
326                 total_scan -= nr_to_scan;
327
328                 cond_resched();
329         }
330
331         /*
332          * move the unused scan count back into the shrinker in a
333          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
334          * scan, there is no need to do an update.
335          */
336         if (total_scan > 0)
337                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
338                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
339         else
340                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
341
342         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
343         return freed;
344 }
345
346 /**
347  * shrink_node_slabs - shrink slab caches of a given node
348  * @gfp_mask: allocation context
349  * @nid: node whose slab caches to target
350  * @nr_scanned: pressure numerator
351  * @nr_eligible: pressure denominator
352  *
353  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
354  *
355  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
356  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
357  *
358  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
359  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
360  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
361  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
362  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
363  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
364  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
365  *
366  * Returns the number of reclaimed slab objects.
367  */
368 unsigned long shrink_node_slabs(gfp_t gfp_mask, int nid,
369                                 unsigned long nr_scanned,
370                                 unsigned long nr_eligible)
371 {
372         struct shrinker *shrinker;
373         unsigned long freed = 0;
374
375         if (nr_scanned == 0)
376                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
377
378         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
379                 /*
380                  * If we would return 0, our callers would understand that we
381                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
382                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
383                  * time.
384                  */
385                 freed = 1;
386                 goto out;
387         }
388
389         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
390                 struct shrink_control sc = {
391                         .gfp_mask = gfp_mask,
392                         .nid = nid,
393                 };
394
395                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
396                         sc.nid = 0;
397
398                 freed += shrink_slabs(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
399         }
400
401         up_read(&shrinker_rwsem);
402 out:
403         cond_resched();
404         return freed;
405 }
406
407 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
408 {
409         /*
410          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
411          * that isolated the page, the page cache radix tree and
412          * optional buffer heads at page->private.
413          */
414         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
415 }
416
417 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
418                               struct scan_control *sc)
419 {
420         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
421                 return 1;
422         if (!bdi_write_congested(bdi))
423                 return 1;
424         if (bdi == current->backing_dev_info)
425                 return 1;
426         return 0;
427 }
428
429 /*
430  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
431  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
432  * fsync(), msync() or close().
433  *
434  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
435  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
436  * that page is locked, the mapping is pinned.
437  *
438  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
439  * __GFP_FS.
440  */
441 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
442                                 struct page *page, int error)
443 {
444         lock_page(page);
445         if (page_mapping(page) == mapping)
446                 mapping_set_error(mapping, error);
447         unlock_page(page);
448 }
449
450 /* possible outcome of pageout() */
451 typedef enum {
452         /* failed to write page out, page is locked */
453         PAGE_KEEP,
454         /* move page to the active list, page is locked */
455         PAGE_ACTIVATE,
456         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
457         PAGE_SUCCESS,
458         /* page is clean and locked */
459         PAGE_CLEAN,
460 } pageout_t;
461
462 /*
463  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
464  * Calls ->writepage().
465  */
466 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
467                          struct scan_control *sc)
468 {
469         /*
470          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
471          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
472          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
473          * stalls if we need to run get_block().  We could test
474          * PagePrivate for that.
475          *
476          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
477          * this page's queue, we can perform writeback even if that
478          * will block.
479          *
480          * If the page is swapcache, write it back even if that would
481          * block, for some throttling. This happens by accident, because
482          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
483          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
484          */
485         if (!is_page_cache_freeable(page))
486                 return PAGE_KEEP;
487         if (!mapping) {
488                 /*
489                  * Some data journaling orphaned pages can have
490                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
491                  */
492                 if (page_has_private(page)) {
493                         if (try_to_free_buffers(page)) {
494                                 ClearPageDirty(page);
495                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
496                                 return PAGE_CLEAN;
497                         }
498                 }
499                 return PAGE_KEEP;
500         }
501         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
502                 return PAGE_ACTIVATE;
503         if (!may_write_to_queue(inode_to_bdi(mapping->host), sc))
504                 return PAGE_KEEP;
505
506         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
507                 int res;
508                 struct writeback_control wbc = {
509                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
510                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
511                         .range_start = 0,
512                         .range_end = LLONG_MAX,
513                         .for_reclaim = 1,
514                 };
515
516                 SetPageReclaim(page);
517                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
518                 if (res < 0)
519                         handle_write_error(mapping, page, res);
520                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
521                         ClearPageReclaim(page);
522                         return PAGE_ACTIVATE;
523                 }
524
525                 if (!PageWriteback(page)) {
526                         /* synchronous write or broken a_ops? */
527                         ClearPageReclaim(page);
528                 }
529                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
530                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
531                 return PAGE_SUCCESS;
532         }
533
534         return PAGE_CLEAN;
535 }
536
537 /*
538  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
539  * gets returned with a refcount of 0.
540  */
541 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
542                             bool reclaimed)
543 {
544         BUG_ON(!PageLocked(page));
545         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
546
547         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
548         /*
549          * The non racy check for a busy page.
550          *
551          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
552          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
553          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
554          * here, then the following race may occur:
555          *
556          * get_user_pages(&page);
557          * [user mapping goes away]
558          * write_to(page);
559          *                              !PageDirty(page)    [good]
560          * SetPageDirty(page);
561          * put_page(page);
562          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
563          *
564          * [oops, our write_to data is lost]
565          *
566          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
567          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
568          * load is not satisfied before that of page->_count.
569          *
570          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
571          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
572          */
573         if (!page_freeze_refs(page, 2))
574                 goto cannot_free;
575         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
576         if (unlikely(PageDirty(page))) {
577                 page_unfreeze_refs(page, 2);
578                 goto cannot_free;
579         }
580
581         if (PageSwapCache(page)) {
582                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
583                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
584                 __delete_from_swap_cache(page);
585                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
586                 swapcache_free(swap);
587         } else {
588                 void (*freepage)(struct page *);
589                 void *shadow = NULL;
590
591                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
592                 /*
593                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
594                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
595                  *
596                  * But don't store shadows in an address space that is
597                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
598                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
599                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
600                  * back.
601                  */
602                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
603                     !mapping_exiting(mapping))
604                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
605                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
606                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
607
608                 if (freepage != NULL)
609                         freepage(page);
610         }
611
612         return 1;
613
614 cannot_free:
615         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
616         return 0;
617 }
618
619 /*
620  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
621  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
622  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
623  * this page.
624  */
625 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
626 {
627         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
628                 /*
629                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
630                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
631                  * atomic operation.
632                  */
633                 page_unfreeze_refs(page, 1);
634                 return 1;
635         }
636         return 0;
637 }
638
639 /**
640  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
641  * @page: page to be put back to appropriate lru list
642  *
643  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
644  * Page may still be unevictable for other reasons.
645  *
646  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
647  */
648 void putback_lru_page(struct page *page)
649 {
650         bool is_unevictable;
651         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
652
653         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
654
655 redo:
656         ClearPageUnevictable(page);
657
658         if (page_evictable(page)) {
659                 /*
660                  * For evictable pages, we can use the cache.
661                  * In event of a race, worst case is we end up with an
662                  * unevictable page on [in]active list.
663                  * We know how to handle that.
664                  */
665                 is_unevictable = false;
666                 lru_cache_add(page);
667         } else {
668                 /*
669                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
670                  * list.
671                  */
672                 is_unevictable = true;
673                 add_page_to_unevictable_list(page);
674                 /*
675                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
676                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
677                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
678                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
679                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
680                  * the page back to the evictable list.
681                  *
682                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
683                  */
684                 smp_mb();
685         }
686
687         /*
688          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
689          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
690          * check after we added it to the list, again.
691          */
692         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
693                 if (!isolate_lru_page(page)) {
694                         put_page(page);
695                         goto redo;
696                 }
697                 /* This means someone else dropped this page from LRU
698                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
699                  * nothing to do here.
700                  */
701         }
702
703         if (was_unevictable && !is_unevictable)
704                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
705         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
706                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
707
708         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
709 }
710
711 enum page_references {
712         PAGEREF_RECLAIM,
713         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
714         PAGEREF_KEEP,
715         PAGEREF_ACTIVATE,
716 };
717
718 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
719                                                   struct scan_control *sc)
720 {
721         int referenced_ptes, referenced_page;
722         unsigned long vm_flags;
723
724         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
725                                           &vm_flags);
726         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
727
728         /*
729          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
730          * move the page to the unevictable list.
731          */
732         if (vm_flags & VM_LOCKED)
733                 return PAGEREF_RECLAIM;
734
735         if (referenced_ptes) {
736                 if (PageSwapBacked(page))
737                         return PAGEREF_ACTIVATE;
738                 /*
739                  * All mapped pages start out with page table
740                  * references from the instantiating fault, so we need
741                  * to look twice if a mapped file page is used more
742                  * than once.
743                  *
744                  * Mark it and spare it for another trip around the
745                  * inactive list.  Another page table reference will
746                  * lead to its activation.
747                  *
748                  * Note: the mark is set for activated pages as well
749                  * so that recently deactivated but used pages are
750                  * quickly recovered.
751                  */
752                 SetPageReferenced(page);
753
754                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
755                         return PAGEREF_ACTIVATE;
756
757                 /*
758                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
759                  */
760                 if (vm_flags & VM_EXEC)
761                         return PAGEREF_ACTIVATE;
762
763                 return PAGEREF_KEEP;
764         }
765
766         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
767         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
768                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
769
770         return PAGEREF_RECLAIM;
771 }
772
773 /* Check if a page is dirty or under writeback */
774 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
775                                        bool *dirty, bool *writeback)
776 {
777         struct address_space *mapping;
778
779         /*
780          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
781          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
782          */
783         if (!page_is_file_cache(page)) {
784                 *dirty = false;
785                 *writeback = false;
786                 return;
787         }
788
789         /* By default assume that the page flags are accurate */
790         *dirty = PageDirty(page);
791         *writeback = PageWriteback(page);
792
793         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
794         if (!page_has_private(page))
795                 return;
796
797         mapping = page_mapping(page);
798         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
799                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
800 }
801
802 /*
803  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
804  */
805 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
806                                       struct zone *zone,
807                                       struct scan_control *sc,
808                                       enum ttu_flags ttu_flags,
809                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
810                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
811                                       unsigned long *ret_nr_congested,
812                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
813                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
814                                       bool force_reclaim)
815 {
816         LIST_HEAD(ret_pages);
817         LIST_HEAD(free_pages);
818         int pgactivate = 0;
819         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
820         unsigned long nr_dirty = 0;
821         unsigned long nr_congested = 0;
822         unsigned long nr_reclaimed = 0;
823         unsigned long nr_writeback = 0;
824         unsigned long nr_immediate = 0;
825
826         cond_resched();
827
828         while (!list_empty(page_list)) {
829                 struct address_space *mapping;
830                 struct page *page;
831                 int may_enter_fs;
832                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
833                 bool dirty, writeback;
834
835                 cond_resched();
836
837                 page = lru_to_page(page_list);
838                 list_del(&page->lru);
839
840                 if (!trylock_page(page))
841                         goto keep;
842
843                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
844                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
845
846                 sc->nr_scanned++;
847
848                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
849                         goto cull_mlocked;
850
851                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
852                         goto keep_locked;
853
854                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
855                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
856                         sc->nr_scanned++;
857
858                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
859                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
860
861                 /*
862                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
863                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
864                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
865                  * is all dirty unqueued pages.
866                  */
867                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
868                 if (dirty || writeback)
869                         nr_dirty++;
870
871                 if (dirty && !writeback)
872                         nr_unqueued_dirty++;
873
874                 /*
875                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
876                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
877                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
878                  * end of the LRU a second time.
879                  */
880                 mapping = page_mapping(page);
881                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
882                      bdi_write_congested(inode_to_bdi(mapping->host))) ||
883                     (writeback && PageReclaim(page)))
884                         nr_congested++;
885
886                 /*
887                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
888                  * are three cases to consider.
889                  *
890                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
891                  *    under writeback and this page is both under writeback and
892                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
893                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
894                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
895                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
896                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
897                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
898                  *    caller can stall after page list has been processed.
899                  *
900                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
901                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
902                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
903                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
904                  *
905                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
906                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
907                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
908                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
909                  *    would probably show more reasons.
910                  *
911                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
912                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
913                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
914                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
915                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
916                  *
917                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
918                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
919                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
920                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
921                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
922                  */
923                 if (PageWriteback(page)) {
924                         /* Case 1 above */
925                         if (current_is_kswapd() &&
926                             PageReclaim(page) &&
927                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
928                                 nr_immediate++;
929                                 goto keep_locked;
930
931                         /* Case 2 above */
932                         } else if (global_reclaim(sc) ||
933                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
934                                 /*
935                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
936                                  * might have just cleared PageReclaim, then
937                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
938                                  * as PageReadahead - but that does not matter
939                                  * enough to care.  What we do want is for this
940                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
941                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
942                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
943                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
944                                  */
945                                 SetPageReclaim(page);
946                                 nr_writeback++;
947
948                                 goto keep_locked;
949
950                         /* Case 3 above */
951                         } else {
952                                 wait_on_page_writeback(page);
953                         }
954                 }
955
956                 if (!force_reclaim)
957                         references = page_check_references(page, sc);
958
959                 switch (references) {
960                 case PAGEREF_ACTIVATE:
961                         goto activate_locked;
962                 case PAGEREF_KEEP:
963                         goto keep_locked;
964                 case PAGEREF_RECLAIM:
965                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
966                         ; /* try to reclaim the page below */
967                 }
968
969                 /*
970                  * Anonymous process memory has backing store?
971                  * Try to allocate it some swap space here.
972                  */
973                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
974                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
975                                 goto keep_locked;
976                         if (!add_to_swap(page, page_list))
977                                 goto activate_locked;
978                         may_enter_fs = 1;
979
980                         /* Adding to swap updated mapping */
981                         mapping = page_mapping(page);
982                 }
983
984                 /*
985                  * The page is mapped into the page tables of one or more
986                  * processes. Try to unmap it here.
987                  */
988                 if (page_mapped(page) && mapping) {
989                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
990                         case SWAP_FAIL:
991                                 goto activate_locked;
992                         case SWAP_AGAIN:
993                                 goto keep_locked;
994                         case SWAP_MLOCK:
995                                 goto cull_mlocked;
996                         case SWAP_SUCCESS:
997                                 ; /* try to free the page below */
998                         }
999                 }
1000
1001                 if (PageDirty(page)) {
1002                         /*
1003                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
1004                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1005                          * if many dirty pages have been encountered.
1006                          */
1007                         if (page_is_file_cache(page) &&
1008                                         (!current_is_kswapd() ||
1009                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1010                                 /*
1011                                  * Immediately reclaim when written back.
1012                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1013                                  * except we already have the page isolated
1014                                  * and know it's dirty
1015                                  */
1016                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1017                                 SetPageReclaim(page);
1018
1019                                 goto keep_locked;
1020                         }
1021
1022                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1023                                 goto keep_locked;
1024                         if (!may_enter_fs)
1025                                 goto keep_locked;
1026                         if (!sc->may_writepage)
1027                                 goto keep_locked;
1028
1029                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1030                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1031                         case PAGE_KEEP:
1032                                 goto keep_locked;
1033                         case PAGE_ACTIVATE:
1034                                 goto activate_locked;
1035                         case PAGE_SUCCESS:
1036                                 if (PageWriteback(page))
1037                                         goto keep;
1038                                 if (PageDirty(page))
1039                                         goto keep;
1040
1041                                 /*
1042                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1043                                  * ahead and try to reclaim the page.
1044                                  */
1045                                 if (!trylock_page(page))
1046                                         goto keep;
1047                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1048                                         goto keep_locked;
1049                                 mapping = page_mapping(page);
1050                         case PAGE_CLEAN:
1051                                 ; /* try to free the page below */
1052                         }
1053                 }
1054
1055                 /*
1056                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1057                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1058                  * the page as well.
1059                  *
1060                  * We do this even if the page is PageDirty().
1061                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1062                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1063                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1064                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1065                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1066                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1067                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1068                  *
1069                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1070                  * the pages which were not successfully invalidated in
1071                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1072                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1073                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1074                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1075                  */
1076                 if (page_has_private(page)) {
1077                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1078                                 goto activate_locked;
1079                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1080                                 unlock_page(page);
1081                                 if (put_page_testzero(page))
1082                                         goto free_it;
1083                                 else {
1084                                         /*
1085                                          * rare race with speculative reference.
1086                                          * the speculative reference will free
1087                                          * this page shortly, so we may
1088                                          * increment nr_reclaimed here (and
1089                                          * leave it off the LRU).
1090                                          */
1091                                         nr_reclaimed++;
1092                                         continue;
1093                                 }
1094                         }
1095                 }
1096
1097                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1098                         goto keep_locked;
1099
1100                 /*
1101                  * At this point, we have no other references and there is
1102                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1103                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1104                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1105                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1106                  */
1107                 __clear_page_locked(page);
1108 free_it:
1109                 nr_reclaimed++;
1110
1111                 /*
1112                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1113                  * appear not as the counts should be low
1114                  */
1115                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1116                 continue;
1117
1118 cull_mlocked:
1119                 if (PageSwapCache(page))
1120                         try_to_free_swap(page);
1121                 unlock_page(page);
1122                 putback_lru_page(page);
1123                 continue;
1124
1125 activate_locked:
1126                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1127                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1128                         try_to_free_swap(page);
1129                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1130                 SetPageActive(page);
1131                 pgactivate++;
1132 keep_locked:
1133                 unlock_page(page);
1134 keep:
1135                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1136                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1137         }
1138
1139         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1140         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1141
1142         list_splice(&ret_pages, page_list);
1143         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1144
1145         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1146         *ret_nr_congested += nr_congested;
1147         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1148         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1149         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1150         return nr_reclaimed;
1151 }
1152
1153 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1154                                             struct list_head *page_list)
1155 {
1156         struct scan_control sc = {
1157                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1158                 .priority = DEF_PRIORITY,
1159                 .may_unmap = 1,
1160         };
1161         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1162         struct page *page, *next;
1163         LIST_HEAD(clean_pages);
1164
1165         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1166                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1167                     !isolated_balloon_page(page)) {
1168                         ClearPageActive(page);
1169                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1170                 }
1171         }
1172
1173         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1174                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1175                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1176         list_splice(&clean_pages, page_list);
1177         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1178         return ret;
1179 }
1180
1181 /*
1182  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1183  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1184  * freed elsewhere are also ignored.
1185  *
1186  * page:        page to consider
1187  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1188  *
1189  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1190  */
1191 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1192 {
1193         int ret = -EINVAL;
1194
1195         /* Only take pages on the LRU. */
1196         if (!PageLRU(page))
1197                 return ret;
1198
1199         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1200         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1201                 return ret;
1202
1203         ret = -EBUSY;
1204
1205         /*
1206          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1207          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1208          * blocking - clean pages for the most part.
1209          *
1210          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1211          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1212          *
1213          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1214          * that it is possible to migrate without blocking
1215          */
1216         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1217                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1218                 if (PageWriteback(page))
1219                         return ret;
1220
1221                 if (PageDirty(page)) {
1222                         struct address_space *mapping;
1223
1224                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1225                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1226                                 return ret;
1227
1228                         /*
1229                          * Only pages without mappings or that have a
1230                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1231                          * without blocking
1232                          */
1233                         mapping = page_mapping(page);
1234                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1235                                 return ret;
1236                 }
1237         }
1238
1239         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1240                 return ret;
1241
1242         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1243                 /*
1244                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1245                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1246                  * page release code relies on it.
1247                  */
1248                 ClearPageLRU(page);
1249                 ret = 0;
1250         }
1251
1252         return ret;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1257  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1258  * and working on them outside the LRU lock.
1259  *
1260  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1261  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1262  *
1263  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1264  *
1265  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1266  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1267  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1268  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1269  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1270  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1271  * @lru:        LRU list id for isolating
1272  *
1273  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1274  */
1275 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1276                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1277                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1278                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1279 {
1280         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1281         unsigned long nr_taken = 0;
1282         unsigned long scan;
1283
1284         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1285                 struct page *page;
1286                 int nr_pages;
1287
1288                 page = lru_to_page(src);
1289                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1290
1291                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1292
1293                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1294                 case 0:
1295                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1296                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1297                         list_move(&page->lru, dst);
1298                         nr_taken += nr_pages;
1299                         break;
1300
1301                 case -EBUSY:
1302                         /* else it is being freed elsewhere */
1303                         list_move(&page->lru, src);
1304                         continue;
1305
1306                 default:
1307                         BUG();
1308                 }
1309         }
1310
1311         *nr_scanned = scan;
1312         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1313                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1314         return nr_taken;
1315 }
1316
1317 /**
1318  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1319  * @page: page to isolate from its LRU list
1320  *
1321  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1322  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1323  *
1324  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1325  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1326  *
1327  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1328  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1329  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1330  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1331  *
1332  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1333  * found will be decremented.
1334  *
1335  * Restrictions:
1336  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1337  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1338  *     without a stable reference).
1339  * (2) the lru_lock must not be held.
1340  * (3) interrupts must be enabled.
1341  */
1342 int isolate_lru_page(struct page *page)
1343 {
1344         int ret = -EBUSY;
1345
1346         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1347
1348         if (PageLRU(page)) {
1349                 struct zone *zone = page_zone(page);
1350                 struct lruvec *lruvec;
1351
1352                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1353                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1354                 if (PageLRU(page)) {
1355                         int lru = page_lru(page);
1356                         get_page(page);
1357                         ClearPageLRU(page);
1358                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1359                         ret = 0;
1360                 }
1361                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1362         }
1363         return ret;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1368  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1369  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1370  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1371  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1372  */
1373 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1374                 struct scan_control *sc)
1375 {
1376         unsigned long inactive, isolated;
1377
1378         if (current_is_kswapd())
1379                 return 0;
1380
1381         if (!global_reclaim(sc))
1382                 return 0;
1383
1384         if (file) {
1385                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1386                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1387         } else {
1388                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1389                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1390         }
1391
1392         /*
1393          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1394          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1395          * deadlock.
1396          */
1397         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1398                 inactive >>= 3;
1399
1400         return isolated > inactive;
1401 }
1402
1403 static noinline_for_stack void
1404 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1405 {
1406         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1407         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1408         LIST_HEAD(pages_to_free);
1409
1410         /*
1411          * Put back any unfreeable pages.
1412          */
1413         while (!list_empty(page_list)) {
1414                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1415                 int lru;
1416
1417                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1418                 list_del(&page->lru);
1419                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1420                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1421                         putback_lru_page(page);
1422                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1423                         continue;
1424                 }
1425
1426                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1427
1428                 SetPageLRU(page);
1429                 lru = page_lru(page);
1430                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1431
1432                 if (is_active_lru(lru)) {
1433                         int file = is_file_lru(lru);
1434                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1435                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1436                 }
1437                 if (put_page_testzero(page)) {
1438                         __ClearPageLRU(page);
1439                         __ClearPageActive(page);
1440                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1441
1442                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1443                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1444                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1445                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1446                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1447                         } else
1448                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1449                 }
1450         }
1451
1452         /*
1453          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1454          */
1455         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1456 }
1457
1458 /*
1459  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1460  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1461  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1462  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1463  */
1464 static int current_may_throttle(void)
1465 {
1466         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1467                 current->backing_dev_info == NULL ||
1468                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1473  * of reclaimed pages
1474  */
1475 static noinline_for_stack unsigned long
1476 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1477                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1478 {
1479         LIST_HEAD(page_list);
1480         unsigned long nr_scanned;
1481         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1482         unsigned long nr_taken;
1483         unsigned long nr_dirty = 0;
1484         unsigned long nr_congested = 0;
1485         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1486         unsigned long nr_writeback = 0;
1487         unsigned long nr_immediate = 0;
1488         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1489         int file = is_file_lru(lru);
1490         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1491         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1492
1493         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1494                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1495
1496                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1497                 if (fatal_signal_pending(current))
1498                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1499         }
1500
1501         lru_add_drain();
1502
1503         if (!sc->may_unmap)
1504                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1505         if (!sc->may_writepage)
1506                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1507
1508         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1509
1510         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1511                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1512
1513         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1514         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1515
1516         if (global_reclaim(sc)) {
1517                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1518                 if (current_is_kswapd())
1519                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1520                 else
1521                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1522         }
1523         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1524
1525         if (nr_taken == 0)
1526                 return 0;
1527
1528         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1529                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1530                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1531                                 false);
1532
1533         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1534
1535         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1536
1537         if (global_reclaim(sc)) {
1538                 if (current_is_kswapd())
1539                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1540                                                nr_reclaimed);
1541                 else
1542                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1543                                                nr_reclaimed);
1544         }
1545
1546         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1547
1548         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1549
1550         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1551
1552         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1553         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1554
1555         /*
1556          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1557          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1558          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1559          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1560          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1561          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1562          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1563          * same way balance_dirty_pages() manages.
1564          *
1565          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1566          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1567          * are encountered in the nr_immediate check below.
1568          */
1569         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1570                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1571
1572         /*
1573          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1574          * stalling for global reclaim
1575          */
1576         if (global_reclaim(sc)) {
1577                 /*
1578                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1579                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1580                  */
1581                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1582                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1583
1584                 /*
1585                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1586                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1587                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1588                  * reclaim context.
1589                  */
1590                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1591                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1592
1593                 /*
1594                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1595                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1596                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1597                  * they are written so also forcibly stall.
1598                  */
1599                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1600                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1601         }
1602
1603         /*
1604          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1605          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1606          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1607          */
1608         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1609             current_may_throttle())
1610                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1611
1612         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1613                 zone_idx(zone),
1614                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1615                 sc->priority,
1616                 trace_shrink_flags(file));
1617         return nr_reclaimed;
1618 }
1619
1620 /*
1621  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1622  *
1623  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1624  * processes, from rmap.
1625  *
1626  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1627  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1628  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1629  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1630  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1631  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1632  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1633  *
1634  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1635  * But we had to alter page->flags anyway.
1636  */
1637
1638 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1639                                      struct list_head *list,
1640                                      struct list_head *pages_to_free,
1641                                      enum lru_list lru)
1642 {
1643         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1644         unsigned long pgmoved = 0;
1645         struct page *page;
1646         int nr_pages;
1647
1648         while (!list_empty(list)) {
1649                 page = lru_to_page(list);
1650                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1651
1652                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1653                 SetPageLRU(page);
1654
1655                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1656                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1657                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1658                 pgmoved += nr_pages;
1659
1660                 if (put_page_testzero(page)) {
1661                         __ClearPageLRU(page);
1662                         __ClearPageActive(page);
1663                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1664
1665                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1666                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1667                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1668                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1669                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1670                         } else
1671                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1672                 }
1673         }
1674         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1675         if (!is_active_lru(lru))
1676                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1677 }
1678
1679 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1680                                struct lruvec *lruvec,
1681                                struct scan_control *sc,
1682                                enum lru_list lru)
1683 {
1684         unsigned long nr_taken;
1685         unsigned long nr_scanned;
1686         unsigned long vm_flags;
1687         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1688         LIST_HEAD(l_active);
1689         LIST_HEAD(l_inactive);
1690         struct page *page;
1691         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1692         unsigned long nr_rotated = 0;
1693         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1694         int file = is_file_lru(lru);
1695         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1696
1697         lru_add_drain();
1698
1699         if (!sc->may_unmap)
1700                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1701         if (!sc->may_writepage)
1702                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1703
1704         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1705
1706         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1707                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1708         if (global_reclaim(sc))
1709                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1710
1711         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1712
1713         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1714         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1715         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1716         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1717
1718         while (!list_empty(&l_hold)) {
1719                 cond_resched();
1720                 page = lru_to_page(&l_hold);
1721                 list_del(&page->lru);
1722
1723                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1724                         putback_lru_page(page);
1725                         continue;
1726                 }
1727
1728                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1729                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1730                                 if (page_has_private(page))
1731                                         try_to_release_page(page, 0);
1732                                 unlock_page(page);
1733                         }
1734                 }
1735
1736                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1737                                     &vm_flags)) {
1738                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1739                         /*
1740                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1741                          * give them one more trip around the active list. So
1742                          * that executable code get better chances to stay in
1743                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1744                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1745                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1746                          * so we ignore them here.
1747                          */
1748                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1749                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1750                                 continue;
1751                         }
1752                 }
1753
1754                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1755                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1756         }
1757
1758         /*
1759          * Move pages back to the lru list.
1760          */
1761         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1762         /*
1763          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1764          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1765          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1766          * get_scan_count.
1767          */
1768         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1769
1770         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1771         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1772         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1773         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1774
1775         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1776         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1777 }
1778
1779 #ifdef CONFIG_SWAP
1780 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1781 {
1782         unsigned long active, inactive;
1783
1784         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1785         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1786
1787         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1788                 return 1;
1789
1790         return 0;
1791 }
1792
1793 /**
1794  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1795  * @lruvec: LRU vector to check
1796  *
1797  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1798  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1799  */
1800 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1801 {
1802         /*
1803          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1804          * is pointless.
1805          */
1806         if (!total_swap_pages)
1807                 return 0;
1808
1809         if (!mem_cgroup_disabled())
1810                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1811
1812         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1813 }
1814 #else
1815 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1816 {
1817         return 0;
1818 }
1819 #endif
1820
1821 /**
1822  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1823  * @lruvec: LRU vector to check
1824  *
1825  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1826  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1827  * than half of the file pages are on the inactive list.
1828  *
1829  * Once we get to that situation, protect the system's working
1830  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1831  *
1832  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1833  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1834  */
1835 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1836 {
1837         unsigned long inactive;
1838         unsigned long active;
1839
1840         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1841         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1842
1843         return active > inactive;
1844 }
1845
1846 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1847 {
1848         if (is_file_lru(lru))
1849                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1850         else
1851                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1852 }
1853
1854 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1855                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1856 {
1857         if (is_active_lru(lru)) {
1858                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1859                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1860                 return 0;
1861         }
1862
1863         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1864 }
1865
1866 enum scan_balance {
1867         SCAN_EQUAL,
1868         SCAN_FRACT,
1869         SCAN_ANON,
1870         SCAN_FILE,
1871 };
1872
1873 /*
1874  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1875  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1876  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1877  * onto the active list instead of evict.
1878  *
1879  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1880  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1881  */
1882 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1883                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
1884                            unsigned long *lru_pages)
1885 {
1886         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1887         u64 fraction[2];
1888         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1889         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1890         unsigned long anon_prio, file_prio;
1891         enum scan_balance scan_balance;
1892         unsigned long anon, file;
1893         bool force_scan = false;
1894         unsigned long ap, fp;
1895         enum lru_list lru;
1896         bool some_scanned;
1897         int pass;
1898
1899         /*
1900          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1901          * results in no scanning on this priority and a potential
1902          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1903          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1904          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1905          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1906          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1907          * well.
1908          */
1909         if (current_is_kswapd()) {
1910                 if (!zone_reclaimable(zone))
1911                         force_scan = true;
1912                 if (!mem_cgroup_lruvec_online(lruvec))
1913                         force_scan = true;
1914         }
1915         if (!global_reclaim(sc))
1916                 force_scan = true;
1917
1918         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1919         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1920                 scan_balance = SCAN_FILE;
1921                 goto out;
1922         }
1923
1924         /*
1925          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1926          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1927          * disable swapping for individual groups completely when
1928          * using the memory controller's swap limit feature would be
1929          * too expensive.
1930          */
1931         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1932                 scan_balance = SCAN_FILE;
1933                 goto out;
1934         }
1935
1936         /*
1937          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1938          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1939          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1940          */
1941         if (!sc->priority && swappiness) {
1942                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1943                 goto out;
1944         }
1945
1946         /*
1947          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1948          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1949          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1950          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1951          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1952          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1953          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1954          */
1955         if (global_reclaim(sc)) {
1956                 unsigned long zonefile;
1957                 unsigned long zonefree;
1958
1959                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1960                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
1961                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1962
1963                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
1964                         scan_balance = SCAN_ANON;
1965                         goto out;
1966                 }
1967         }
1968
1969         /*
1970          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1971          * anything from the anonymous working set right now.
1972          */
1973         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1974                 scan_balance = SCAN_FILE;
1975                 goto out;
1976         }
1977
1978         scan_balance = SCAN_FRACT;
1979
1980         /*
1981          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1982          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1983          */
1984         anon_prio = swappiness;
1985         file_prio = 200 - anon_prio;
1986
1987         /*
1988          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1989          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1990          * ratios to determine how valuable each cache is.
1991          *
1992          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1993          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1994          * up weighing recent references more than old ones.
1995          *
1996          * anon in [0], file in [1]
1997          */
1998
1999         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
2000                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
2001         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
2002                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
2003
2004         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
2005         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2006                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2007                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2008         }
2009
2010         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2011                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2012                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2013         }
2014
2015         /*
2016          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2017          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2018          * each list that were recently referenced and in active use.
2019          */
2020         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2021         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2022
2023         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2024         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2025         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2026
2027         fraction[0] = ap;
2028         fraction[1] = fp;
2029         denominator = ap + fp + 1;
2030 out:
2031         some_scanned = false;
2032         /* Only use force_scan on second pass. */
2033         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2034                 *lru_pages = 0;
2035                 for_each_evictable_lru(lru) {
2036                         int file = is_file_lru(lru);
2037                         unsigned long size;
2038                         unsigned long scan;
2039
2040                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2041                         scan = size >> sc->priority;
2042
2043                         if (!scan && pass && force_scan)
2044                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2045
2046                         switch (scan_balance) {
2047                         case SCAN_EQUAL:
2048                                 /* Scan lists relative to size */
2049                                 break;
2050                         case SCAN_FRACT:
2051                                 /*
2052                                  * Scan types proportional to swappiness and
2053                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2054                                  */
2055                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2056                                                         denominator);
2057                                 break;
2058                         case SCAN_FILE:
2059                         case SCAN_ANON:
2060                                 /* Scan one type exclusively */
2061                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2062                                         size = 0;
2063                                         scan = 0;
2064                                 }
2065                                 break;
2066                         default:
2067                                 /* Look ma, no brain */
2068                                 BUG();
2069                         }
2070
2071                         *lru_pages += size;
2072                         nr[lru] = scan;
2073
2074                         /*
2075                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2076                          * if we found something to scan.
2077                          */
2078                         some_scanned |= !!scan;
2079                 }
2080         }
2081 }
2082
2083 /*
2084  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2085  */
2086 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2087                           struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2088 {
2089         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2090         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2091         unsigned long nr_to_scan;
2092         enum lru_list lru;
2093         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2094         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2095         struct blk_plug plug;
2096         bool scan_adjusted;
2097
2098         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr, lru_pages);
2099
2100         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2101         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2102
2103         /*
2104          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2105          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2106          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2107          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2108          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2109          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2110          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2111          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2112          * dropped to zero at the first pass.
2113          */
2114         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2115                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2116
2117         blk_start_plug(&plug);
2118         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2119                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2120                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2121                 unsigned long nr_scanned;
2122
2123                 for_each_evictable_lru(lru) {
2124                         if (nr[lru]) {
2125                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2126                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2127
2128                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2129                                                             lruvec, sc);
2130                         }
2131                 }
2132
2133                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2134                         continue;
2135
2136                 /*
2137                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2138                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2139                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2140                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2141                  * proportional to the original scan target.
2142                  */
2143                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2144                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2145
2146                 /*
2147                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2148                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2149                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2150                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2151                  */
2152                 if (!nr_file || !nr_anon)
2153                         break;
2154
2155                 if (nr_file > nr_anon) {
2156                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2157                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2158                         lru = LRU_BASE;
2159                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2160                 } else {
2161                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2162                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2163                         lru = LRU_FILE;
2164                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2165                 }
2166
2167                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2168                 nr[lru] = 0;
2169                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2170
2171                 /*
2172                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2173                  * scan target and the percentage scanning already complete
2174                  */
2175                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2176                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2177                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2178                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2179
2180                 lru += LRU_ACTIVE;
2181                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2182                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2183                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2184
2185                 scan_adjusted = true;
2186         }
2187         blk_finish_plug(&plug);
2188         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2189
2190         /*
2191          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2192          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2193          */
2194         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2195                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2196                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2197
2198         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2199 }
2200
2201 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2202 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2203 {
2204         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2205                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2206                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2207                 return true;
2208
2209         return false;
2210 }
2211
2212 /*
2213  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2214  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2215  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2216  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2217  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2218  */
2219 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2220                                         unsigned long nr_reclaimed,
2221                                         unsigned long nr_scanned,
2222                                         struct scan_control *sc)
2223 {
2224         unsigned long pages_for_compaction;
2225         unsigned long inactive_lru_pages;
2226
2227         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2228         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2229                 return false;
2230
2231         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2232         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2233                 /*
2234                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2235                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2236                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2237                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2238                  */
2239                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2240                         return false;
2241         } else {
2242                 /*
2243                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2244                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2245                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2246                  * pages that were scanned. This will return to the
2247                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2248                  * the resulting allocation attempt fails
2249                  */
2250                 if (!nr_reclaimed)
2251                         return false;
2252         }
2253
2254         /*
2255          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2256          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2257          */
2258         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2259         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2260         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2261                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2262         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2263                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2264                 return true;
2265
2266         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2267         switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, 0)) {
2268         case COMPACT_PARTIAL:
2269         case COMPACT_CONTINUE:
2270                 return false;
2271         default:
2272                 return true;
2273         }
2274 }
2275
2276 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc,
2277                         bool is_classzone)
2278 {
2279         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2280         bool reclaimable = false;
2281
2282         do {
2283                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2284                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2285                         .zone = zone,
2286                         .priority = sc->priority,
2287                 };
2288                 unsigned long zone_lru_pages = 0;
2289                 struct mem_cgroup *memcg;
2290
2291                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2292                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2293
2294                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2295                 do {
2296                         unsigned long lru_pages;
2297                         struct lruvec *lruvec;
2298                         int swappiness;
2299
2300                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2301                                 if (!sc->may_thrash)
2302                                         continue;
2303                                 mem_cgroup_events(memcg, MEMCG_LOW, 1);
2304                         }
2305
2306                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2307                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2308
2309                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc, &lru_pages);
2310                         zone_lru_pages += lru_pages;
2311
2312                         /*
2313                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2314                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2315                          * zone.
2316                          *
2317                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2318                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2319                          * retry with decreasing priority if one round over the
2320                          * whole hierarchy is not sufficient.
2321                          */
2322                         if (!global_reclaim(sc) &&
2323                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2324                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2325                                 break;
2326                         }
2327                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2328
2329                 /*
2330                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2331                  * the eligible LRU pages were scanned.
2332                  */
2333                 if (global_reclaim(sc) && is_classzone) {
2334                         struct reclaim_state *reclaim_state;
2335
2336                         shrink_node_slabs(sc->gfp_mask, zone_to_nid(zone),
2337                                           sc->nr_scanned - nr_scanned,
2338                                           zone_lru_pages);
2339
2340                         reclaim_state = current->reclaim_state;
2341                         if (reclaim_state) {
2342                                 sc->nr_reclaimed +=
2343                                         reclaim_state->reclaimed_slab;
2344                                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2345                         }
2346                 }
2347
2348                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2349                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2350                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2351
2352                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2353                         reclaimable = true;
2354
2355         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2356                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2357
2358         return reclaimable;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2363  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2364  */
2365 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2366 {
2367         unsigned long balance_gap, watermark;
2368         bool watermark_ok;
2369
2370         /*
2371          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2372          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2373          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2374          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2375          */
2376         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2377                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2378         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2379         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2380
2381         /*
2382          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2383          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2384          */
2385         if (compaction_deferred(zone, order))
2386                 return watermark_ok;
2387
2388         /*
2389          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2390          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2391          */
2392         if (compaction_suitable(zone, order, 0, 0) == COMPACT_SKIPPED)
2393                 return false;
2394
2395         return watermark_ok;
2396 }
2397
2398 /*
2399  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2400  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2401  * request.
2402  *
2403  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2404  * Because:
2405  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2406  *    allocation or
2407  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2408  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2409  *    zone defense algorithm.
2410  *
2411  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2412  * scan then give up on it.
2413  *
2414  * Returns true if a zone was reclaimable.
2415  */
2416 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2417 {
2418         struct zoneref *z;
2419         struct zone *zone;
2420         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2421         unsigned long nr_soft_scanned;
2422         gfp_t orig_mask;
2423         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2424         bool reclaimable = false;
2425
2426         /*
2427          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2428          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2429          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2430          */
2431         orig_mask = sc->gfp_mask;
2432         if (buffer_heads_over_limit)
2433                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2434
2435         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2436                                         requested_highidx, sc->nodemask) {
2437                 enum zone_type classzone_idx;
2438
2439                 if (!populated_zone(zone))
2440                         continue;
2441
2442                 classzone_idx = requested_highidx;
2443                 while (!populated_zone(zone->zone_pgdat->node_zones +
2444                                                         classzone_idx))
2445                         classzone_idx--;
2446
2447                 /*
2448                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2449                  * to global LRU.
2450                  */
2451                 if (global_reclaim(sc)) {
2452                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2453                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2454                                 continue;
2455
2456                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2457                             !zone_reclaimable(zone))
2458                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2459
2460                         /*
2461                          * If we already have plenty of memory free for
2462                          * compaction in this zone, don't free any more.
2463                          * Even though compaction is invoked for any
2464                          * non-zero order, only frequent costly order
2465                          * reclamation is disruptive enough to become a
2466                          * noticeable problem, like transparent huge
2467                          * page allocations.
2468                          */
2469                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2470                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2471                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2472                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2473                                 sc->compaction_ready = true;
2474                                 continue;
2475                         }
2476
2477                         /*
2478                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2479                          * and returns the number of reclaimed pages and
2480                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2481                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2482                          */
2483                         nr_soft_scanned = 0;
2484                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2485                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2486                                                 &nr_soft_scanned);
2487                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2488                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2489                         if (nr_soft_reclaimed)
2490                                 reclaimable = true;
2491                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2492                 }
2493
2494                 if (shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx))
2495                         reclaimable = true;
2496
2497                 if (global_reclaim(sc) &&
2498                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2499                         reclaimable = true;
2500         }
2501
2502         /*
2503          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2504          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2505          */
2506         sc->gfp_mask = orig_mask;
2507
2508         return reclaimable;
2509 }
2510
2511 /*
2512  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2513  *
2514  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2515  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2516  *
2517  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2518  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2519  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2520  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2521  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2522  * work, and the allocation attempt will fail.
2523  *
2524  * returns:     0, if no pages reclaimed
2525  *              else, the number of pages reclaimed
2526  */
2527 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2528                                           struct scan_control *sc)
2529 {
2530         int initial_priority = sc->priority;
2531         unsigned long total_scanned = 0;
2532         unsigned long writeback_threshold;
2533         bool zones_reclaimable;
2534 retry:
2535         delayacct_freepages_start();
2536
2537         if (global_reclaim(sc))
2538                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2539
2540         do {
2541                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2542                                 sc->priority);
2543                 sc->nr_scanned = 0;
2544                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2545
2546                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2547                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2548                         break;
2549
2550                 if (sc->compaction_ready)
2551                         break;
2552
2553                 /*
2554                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2555                  * writepage even in laptop mode.
2556                  */
2557                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2558                         sc->may_writepage = 1;
2559
2560                 /*
2561                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2562                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2563                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2564                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2565                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2566                  */
2567                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2568                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2569                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2570                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2571                         sc->may_writepage = 1;
2572                 }
2573         } while (--sc->priority >= 0);
2574
2575         delayacct_freepages_end();
2576
2577         if (sc->nr_reclaimed)
2578                 return sc->nr_reclaimed;
2579
2580         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2581         if (sc->compaction_ready)
2582                 return 1;
2583
2584         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2585         if (!sc->may_thrash) {
2586                 sc->priority = initial_priority;
2587                 sc->may_thrash = 1;
2588                 goto retry;
2589         }
2590
2591         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2592         if (zones_reclaimable)
2593                 return 1;
2594
2595         return 0;
2596 }
2597
2598 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2599 {
2600         struct zone *zone;
2601         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2602         unsigned long free_pages = 0;
2603         int i;
2604         bool wmark_ok;
2605
2606         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2607                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2608                 if (!populated_zone(zone))
2609                         continue;
2610
2611                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2612                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2613         }
2614
2615         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2616         if (!pfmemalloc_reserve)
2617                 return true;
2618
2619         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2620
2621         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2622         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2623                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2624                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2625                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2626         }
2627
2628         return wmark_ok;
2629 }
2630
2631 /*
2632  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2633  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2634  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2635  * when the low watermark is reached.
2636  *
2637  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2638  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2639  */
2640 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2641                                         nodemask_t *nodemask)
2642 {
2643         struct zoneref *z;
2644         struct zone *zone;
2645         pg_data_t *pgdat = NULL;
2646
2647         /*
2648          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2649          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2650          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2651          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2652          * processes to block on log_wait_commit().
2653          */
2654         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2655                 goto out;
2656
2657         /*
2658          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2659          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2660          */
2661         if (fatal_signal_pending(current))
2662                 goto out;
2663
2664         /*
2665          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2666          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2667          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2668          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2669          *
2670          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2671          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2672          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2673          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2674          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2675          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2676          * should make reasonable progress.
2677          */
2678         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2679                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2680                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2681                         continue;
2682
2683                 /* Throttle based on the first usable node */
2684                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2685                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2686                         goto out;
2687                 break;
2688         }
2689
2690         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2691         if (!pgdat)
2692                 goto out;
2693
2694         /* Account for the throttling */
2695         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2696
2697         /*
2698          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2699          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2700          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2701          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2702          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2703          * second before continuing.
2704          */
2705         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2706                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2707                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2708
2709                 goto check_pending;
2710         }
2711
2712         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2713         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2714                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2715
2716 check_pending:
2717         if (fatal_signal_pending(current))
2718                 return true;
2719
2720 out:
2721         return false;
2722 }
2723
2724 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2725                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2726 {
2727         unsigned long nr_reclaimed;
2728         struct scan_control sc = {
2729                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2730                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2731                 .order = order,
2732                 .nodemask = nodemask,
2733                 .priority = DEF_PRIORITY,
2734                 .may_writepage = !laptop_mode,
2735                 .may_unmap = 1,
2736                 .may_swap = 1,
2737         };
2738
2739         /*
2740          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2741          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2742          * point.
2743          */
2744         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2745                 return 1;
2746
2747         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2748                                 sc.may_writepage,
2749                                 gfp_mask);
2750
2751         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2752
2753         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2754
2755         return nr_reclaimed;
2756 }
2757
2758 #ifdef CONFIG_MEMCG
2759
2760 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2761                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2762                                                 struct zone *zone,
2763                                                 unsigned long *nr_scanned)
2764 {
2765         struct scan_control sc = {
2766                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2767                 .target_mem_cgroup = memcg,
2768                 .may_writepage = !laptop_mode,
2769                 .may_unmap = 1,
2770                 .may_swap = !noswap,
2771         };
2772         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2773         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2774         unsigned long lru_pages;
2775
2776         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2777                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2778
2779         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2780                                                       sc.may_writepage,
2781                                                       sc.gfp_mask);
2782
2783         /*
2784          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2785          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2786          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2787          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2788          * the priority and make it zero.
2789          */
2790         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc, &lru_pages);
2791
2792         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2793
2794         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2795         return sc.nr_reclaimed;
2796 }
2797
2798 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2799                                            unsigned long nr_pages,
2800                                            gfp_t gfp_mask,
2801                                            bool may_swap)
2802 {
2803         struct zonelist *zonelist;
2804         unsigned long nr_reclaimed;
2805         int nid;
2806         struct scan_control sc = {
2807                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2808                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2809                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2810                 .target_mem_cgroup = memcg,
2811                 .priority = DEF_PRIORITY,
2812                 .may_writepage = !laptop_mode,
2813                 .may_unmap = 1,
2814                 .may_swap = may_swap,
2815         };
2816
2817         /*
2818          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2819          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2820          * scan does not need to be the current node.
2821          */
2822         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2823
2824         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2825
2826         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2827                                             sc.may_writepage,
2828                                             sc.gfp_mask);
2829
2830         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2831
2832         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2833
2834         return nr_reclaimed;
2835 }
2836 #endif
2837
2838 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2839 {
2840         struct mem_cgroup *memcg;
2841
2842         if (!total_swap_pages)
2843                 return;
2844
2845         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2846         do {
2847                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2848
2849                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2850                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2851                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2852
2853                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2854         } while (memcg);
2855 }
2856
2857 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2858                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2859 {
2860         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2861                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2862                 return false;
2863
2864         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order && compaction_suitable(zone,
2865                                 order, 0, classzone_idx) == COMPACT_SKIPPED)
2866                 return false;
2867
2868         return true;
2869 }
2870
2871 /*
2872  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2873  *
2874  * For order-0, all zones must be balanced!
2875  *
2876  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2877  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2878  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2879  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2880  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2881  * imbalanced zones.
2882  * The choice of 25% is due to
2883  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2884  *     reasonable sized machine
2885  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2886  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2887  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2888  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2889  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2890  */
2891 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2892 {
2893         unsigned long managed_pages = 0;
2894         unsigned long balanced_pages = 0;
2895         int i;
2896
2897         /* Check the watermark levels */
2898         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2899                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2900
2901                 if (!populated_zone(zone))
2902                         continue;
2903
2904                 managed_pages += zone->managed_pages;
2905
2906                 /*
2907                  * A special case here:
2908                  *
2909                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2910                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2911                  * they must be considered balanced here as well!
2912                  */
2913                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2914                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2915                         continue;
2916                 }
2917
2918                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2919                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2920                 else if (!order)
2921                         return false;
2922         }
2923
2924         if (order)
2925                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2926         else
2927                 return true;
2928 }
2929
2930 /*
2931  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2932  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2933  *
2934  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2935  */
2936 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2937                                         int classzone_idx)
2938 {
2939         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2940         if (remaining)
2941                 return false;
2942
2943         /*
2944          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
2945          * soon as pfmemalloc_watermark_ok() is true. But there is a potential
2946          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
2947          * throttled. There is also a potential race if processes get
2948          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
2949          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
2950          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
2951          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
2952          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
2953          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
2954          * that here we are under prepare_to_wait().
2955          */
2956         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
2957                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2958
2959         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2960 }
2961
2962 /*
2963  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2964  * the high watermark.
2965  *
2966  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2967  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2968  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2969  */
2970 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2971                                int classzone_idx,
2972                                struct scan_control *sc,
2973                                unsigned long *nr_attempted)
2974 {
2975         int testorder = sc->order;
2976         unsigned long balance_gap;
2977         bool lowmem_pressure;
2978
2979         /* Reclaim above the high watermark. */
2980         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2981
2982         /*
2983          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2984          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2985          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2986          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2987          */
2988         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2989                         compaction_suitable(zone, sc->order, 0, classzone_idx)
2990                                                         != COMPACT_SKIPPED)
2991                 testorder = 0;
2992
2993         /*
2994          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
2995          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
2996          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
2997          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
2998          */
2999         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
3000                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
3001
3002         /*
3003          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
3004          * reclaim is necessary
3005          */
3006         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
3007         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
3008                                                 balance_gap, classzone_idx))
3009                 return true;
3010
3011         shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx);
3012
3013         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
3014         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
3015
3016         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
3017
3018         /*
3019          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
3020          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
3021          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
3022          * waits.
3023          */
3024         if (zone_reclaimable(zone) &&
3025             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
3026                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3027                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3028         }
3029
3030         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3031 }
3032
3033 /*
3034  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3035  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3036  *
3037  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3038  *
3039  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3040  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3041  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3042  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3043  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3044  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3045  * the zone for when the problem goes away.
3046  *
3047  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3048  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3049  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3050  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3051  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3052  * of pages is balanced across the zones.
3053  */
3054 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3055                                                         int *classzone_idx)
3056 {
3057         int i;
3058         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3059         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3060         unsigned long nr_soft_scanned;
3061         struct scan_control sc = {
3062                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3063                 .order = order,
3064                 .priority = DEF_PRIORITY,
3065                 .may_writepage = !laptop_mode,
3066                 .may_unmap = 1,
3067                 .may_swap = 1,
3068         };
3069         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3070
3071         do {
3072                 unsigned long nr_attempted = 0;
3073                 bool raise_priority = true;
3074                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3075
3076                 sc.nr_reclaimed = 0;
3077
3078                 /*
3079                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3080                  * zone which needs scanning
3081                  */
3082                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3083                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3084
3085                         if (!populated_zone(zone))
3086                                 continue;
3087
3088                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3089                             !zone_reclaimable(zone))
3090                                 continue;
3091
3092                         /*
3093                          * Do some background aging of the anon list, to give
3094                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3095                          */
3096                         age_active_anon(zone, &sc);
3097
3098                         /*
3099                          * If the number of buffer_heads in the machine
3100                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3101                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3102                          * it to relieve lowmem pressure.
3103                          */
3104                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3105                                 end_zone = i;
3106                                 break;
3107                         }
3108
3109                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3110                                 end_zone = i;
3111                                 break;
3112                         } else {
3113                                 /*
3114                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3115                                  * flags
3116                                  */
3117                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3118                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3119                         }
3120                 }
3121
3122                 if (i < 0)
3123                         goto out;
3124
3125                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3126                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3127
3128                         if (!populated_zone(zone))
3129                                 continue;
3130
3131                         /*
3132                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3133                          * not call compaction as it is expected that the
3134                          * necessary pages are already available.
3135                          */
3136                         if (pgdat_needs_compaction &&
3137                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3138                                                 low_wmark_pages(zone),
3139                                                 *classzone_idx, 0))
3140                                 pgdat_needs_compaction = false;
3141                 }
3142
3143                 /*
3144                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3145                  * even in laptop mode.
3146                  */
3147                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3148                         sc.may_writepage = 1;
3149
3150                 /*
3151                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3152                  * at the last zone which needs scanning.
3153                  *
3154                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3155                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3156                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3157                  * cause too much scanning of the lower zones.
3158                  */
3159                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3160                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3161
3162                         if (!populated_zone(zone))
3163                                 continue;
3164
3165                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3166                             !zone_reclaimable(zone))
3167                                 continue;
3168
3169                         sc.nr_scanned = 0;
3170
3171                         nr_soft_scanned = 0;
3172                         /*
3173                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3174                          */
3175                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3176                                                         order, sc.gfp_mask,
3177                                                         &nr_soft_scanned);
3178                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3179
3180                         /*
3181                          * There should be no need to raise the scanning
3182                          * priority if enough pages are already being scanned
3183                          * that that high watermark would be met at 100%
3184                          * efficiency.
3185                          */
3186                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone,
3187                                                &sc, &nr_attempted))
3188                                 raise_priority = false;
3189                 }
3190
3191                 /*
3192                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3193                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3194                  * able to safely make forward progress. Wake them
3195                  */
3196                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3197                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3198                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3199
3200                 /*
3201                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3202                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3203                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3204                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3205                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3206                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3207                  */
3208                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3209                         order = sc.order = 0;
3210
3211                 /* Check if kswapd should be suspending */
3212                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3213                         break;
3214
3215                 /*
3216                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3217                  * high watermark number of pages as requsted
3218                  */
3219                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3220                         compact_pgdat(pgdat, order);
3221
3222                 /*
3223                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3224                  * progress in reclaiming pages
3225                  */
3226                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3227                         sc.priority--;
3228         } while (sc.priority >= 1 &&
3229                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3230
3231 out:
3232         /*
3233          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3234          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3235          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3236          * was awake, order will remain at the higher level
3237          */
3238         *classzone_idx = end_zone;
3239         return order;
3240 }
3241
3242 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3243 {
3244         long remaining = 0;
3245         DEFINE_WAIT(wait);
3246
3247         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3248                 return;
3249
3250         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3251
3252         /* Try to sleep for a short interval */
3253         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3254                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3255                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3256                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3257         }
3258
3259         /*
3260          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3261          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3262          */
3263         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3264                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3265
3266                 /*
3267                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3268                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3269                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3270                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3271                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3272                  * them before going back to sleep.
3273                  */
3274                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3275
3276                 /*
3277                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3278                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3279                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3280                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3281                  */
3282                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3283
3284                 if (!kthread_should_stop())
3285                         schedule();
3286
3287                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3288         } else {
3289                 if (remaining)
3290                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3291                 else
3292                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3293         }
3294         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3295 }
3296
3297 /*
3298  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3299  * from the init process.
3300  *
3301  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3302  * free memory available even if there is no other activity
3303  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3304  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3305  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3306  *
3307  * If there are applications that are active memory-allocators
3308  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3309  */
3310 static int kswapd(void *p)
3311 {
3312         unsigned long order, new_order;
3313         unsigned balanced_order;
3314         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3315         int balanced_classzone_idx;
3316         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3317         struct task_struct *tsk = current;
3318
3319         struct reclaim_state reclaim_state = {
3320                 .reclaimed_slab = 0,
3321         };
3322         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3323
3324         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3325
3326         if (!cpumask_empty(cpumask))
3327                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3328         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3329
3330         /*
3331          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3332          * and that if we need more memory we should get access to it
3333          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3334          * never get caught in the normal page freeing logic.
3335          *
3336          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3337          * you need a small amount of memory in order to be able to
3338          * page out something else, and this flag essentially protects
3339          * us from recursively trying to free more memory as we're
3340          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3341          */
3342         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3343         set_freezable();
3344
3345         order = new_order = 0;
3346         balanced_order = 0;
3347         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3348         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3349         for ( ; ; ) {
3350                 bool ret;
3351
3352                 /*
3353                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3354                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3355                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3356                  */
3357                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3358                                         balanced_order == new_order) {
3359                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3360                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3361                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3362                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3363                 }
3364
3365                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3366                         /*
3367                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3368                          * allocation or has tigher zone constraints
3369                          */
3370                         order = new_order;
3371                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3372                 } else {
3373                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3374                                                 balanced_classzone_idx);
3375                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3376                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3377                         new_order = order;
3378                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3379                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3380                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3381                 }
3382
3383                 ret = try_to_freeze();
3384                 if (kthread_should_stop())
3385                         break;
3386
3387                 /*
3388                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3389                  * after returning from the refrigerator
3390                  */
3391                 if (!ret) {
3392                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3393                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3394                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3395                                                 &balanced_classzone_idx);
3396                 }
3397         }
3398
3399         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3400         current->reclaim_state = NULL;
3401         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3402
3403         return 0;
3404 }
3405
3406 /*
3407  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3408  */
3409 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3410 {
3411         pg_data_t *pgdat;
3412
3413         if (!populated_zone(zone))
3414                 return;
3415
3416         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3417                 return;
3418         pgdat = zone->zone_pgdat;
3419         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3420                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3421                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3422         }
3423         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3424                 return;
3425         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3426                 return;
3427
3428         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3429         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3430 }
3431
3432 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3433 /*
3434  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3435  * freed pages.
3436  *
3437  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3438  * LRU order by reclaiming preferentially
3439  * inactive > active > active referenced > active mapped
3440  */
3441 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3442 {
3443         struct reclaim_state reclaim_state;
3444         struct scan_control sc = {
3445                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3446                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3447                 .priority = DEF_PRIORITY,
3448                 .may_writepage = 1,
3449                 .may_unmap = 1,
3450                 .may_swap = 1,
3451                 .hibernation_mode = 1,
3452         };
3453         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3454         struct task_struct *p = current;
3455         unsigned long nr_reclaimed;
3456
3457         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3458         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3459         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3460         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3461
3462         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3463
3464         p->reclaim_state = NULL;
3465         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3466         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3467
3468         return nr_reclaimed;
3469 }
3470 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3471
3472 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3473    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3474    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3475    restore their cpu bindings. */
3476 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3477                         void *hcpu)
3478 {
3479         int nid;
3480
3481         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3482                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3483                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3484                         const struct cpumask *mask;
3485
3486                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3487
3488                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3489                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3490                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3491                 }
3492         }
3493         return NOTIFY_OK;
3494 }
3495
3496 /*
3497  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3498  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3499  */
3500 int kswapd_run(int nid)
3501 {
3502         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3503         int ret = 0;
3504
3505         if (pgdat->kswapd)
3506                 return 0;
3507
3508         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3509         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3510                 /* failure at boot is fatal */
3511                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3512                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3513                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3514                 pgdat->kswapd = NULL;
3515         }
3516         return ret;
3517 }
3518
3519 /*
3520  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3521  * hold mem_hotplug_begin/end().
3522  */
3523 void kswapd_stop(int nid)
3524 {
3525         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3526
3527         if (kswapd) {
3528                 kthread_stop(kswapd);
3529                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3530         }
3531 }
3532
3533 static int __init kswapd_init(void)
3534 {
3535         int nid;
3536
3537         swap_setup();
3538         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3539                 kswapd_run(nid);
3540         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3541         return 0;
3542 }
3543
3544 module_init(kswapd_init)
3545
3546 #ifdef CONFIG_NUMA
3547 /*
3548  * Zone reclaim mode
3549  *
3550  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3551  * the watermarks.
3552  */
3553 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3554
3555 #define RECLAIM_OFF 0
3556 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3557 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3558 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3559
3560 /*
3561  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3562  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3563  * a zone.
3564  */
3565 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3566
3567 /*
3568  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3569  * occur.
3570  */
3571 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3572
3573 /*
3574  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3575  * slab reclaim needs to occur.
3576  */
3577 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3578
3579 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3580 {
3581         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3582         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3583                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3584
3585         /*
3586          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3587          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3588          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3589          */
3590         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3591 }
3592
3593 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3594 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3595 {
3596         long nr_pagecache_reclaimable;
3597         long delta = 0;
3598
3599         /*
3600          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3601          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3602          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3603          * a better estimate
3604          */
3605         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3606                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3607         else
3608                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3609
3610         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3611         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3612                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3613
3614         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3615         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3616                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3617
3618         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3619 }
3620
3621 /*
3622  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3623  */
3624 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3625 {
3626         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3627         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3628         struct task_struct *p = current;
3629         struct reclaim_state reclaim_state;
3630         struct scan_control sc = {
3631                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3632                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3633                 .order = order,
3634                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3635                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3636                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3637                 .may_swap = 1,
3638         };
3639
3640         cond_resched();
3641         /*
3642          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3643          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3644          * and RECLAIM_SWAP.
3645          */
3646         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3647         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3648         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3649         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3650
3651         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3652                 /*
3653                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3654                  * priorities until we have enough memory freed.
3655                  */
3656                 do {
3657                         shrink_zone(zone, &sc, true);
3658                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3659         }
3660
3661         p->reclaim_state = NULL;
3662         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3663         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3664         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3665 }
3666
3667 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3668 {
3669         int node_id;
3670         int ret;
3671
3672         /*
3673          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3674          * slab pages if we are over the defined limits.
3675          *
3676          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3677          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3678          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3679          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3680          * unmapped file backed pages.
3681          */
3682         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3683             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3684                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3685
3686         if (!zone_reclaimable(zone))
3687                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3688
3689         /*
3690          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3691          */
3692         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3693                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3694
3695         /*
3696          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3697          * have associated processors. This will favor the local processor
3698          * over remote processors and spread off node memory allocations
3699          * as wide as possible.
3700          */
3701         node_id = zone_to_nid(zone);
3702         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3703                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3704
3705         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3706                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3707
3708         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3709         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3710
3711         if (!ret)
3712                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3713
3714         return ret;
3715 }
3716 #endif
3717
3718 /*
3719  * page_evictable - test whether a page is evictable
3720  * @page: the page to test
3721  *
3722  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3723  * lists vs unevictable list.
3724  *
3725  * Reasons page might not be evictable:
3726  * (1) page's mapping marked unevictable
3727  * (2) page is part of an mlocked VMA
3728  *
3729  */
3730 int page_evictable(struct page *page)
3731 {
3732         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3733 }
3734
3735 #ifdef CONFIG_SHMEM
3736 /**
3737  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3738  * @pages:      array of pages to check
3739  * @nr_pages:   number of pages to check
3740  *
3741  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3742  *
3743  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3744  */
3745 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3746 {
3747         struct lruvec *lruvec;
3748         struct zone *zone = NULL;
3749         int pgscanned = 0;
3750         int pgrescued = 0;
3751         int i;
3752
3753         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3754                 struct page *page = pages[i];
3755                 struct zone *pagezone;
3756
3757                 pgscanned++;
3758                 pagezone = page_zone(page);
3759                 if (pagezone != zone) {
3760                         if (zone)
3761                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3762                         zone = pagezone;
3763                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3764                 }
3765                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3766
3767                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3768                         continue;
3769
3770                 if (page_evictable(page)) {
3771                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3772
3773                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3774                         ClearPageUnevictable(page);
3775                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3776                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3777                         pgrescued++;
3778                 }
3779         }
3780
3781         if (zone) {
3782                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3783                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3784                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3785         }
3786 }
3787 #endif /* CONFIG_SHMEM */