OSDN Git Service

Merge branch 'pm-docs'
[uclinux-h8/linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for 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/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59
60 #include "internal.h"
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/vmscan.h>
64
65 struct scan_control {
66         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
67         unsigned long nr_to_reclaim;
68
69         /*
70          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
71          * are scanned.
72          */
73         nodemask_t      *nodemask;
74
75         /*
76          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
77          * primary target of this reclaim invocation.
78          */
79         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
80
81         /*
82          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
83          */
84         unsigned long   anon_cost;
85         unsigned long   file_cost;
86
87         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
88 #define DEACTIVATE_ANON 1
89 #define DEACTIVATE_FILE 2
90         unsigned int may_deactivate:2;
91         unsigned int force_deactivate:1;
92         unsigned int skipped_deactivate:1;
93
94         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
95         unsigned int may_writepage:1;
96
97         /* Can mapped pages be reclaimed? */
98         unsigned int may_unmap:1;
99
100         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
101         unsigned int may_swap:1;
102
103         /*
104          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
105          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
106          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
107          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
108          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
109          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
110          */
111         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
112         unsigned int memcg_low_skipped:1;
113
114         unsigned int hibernation_mode:1;
115
116         /* One of the zones is ready for compaction */
117         unsigned int compaction_ready:1;
118
119         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
120         unsigned int cache_trim_mode:1;
121
122         /* The file pages on the current node are dangerously low */
123         unsigned int file_is_tiny:1;
124
125         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
126         unsigned int no_demotion:1;
127
128         /* Allocation order */
129         s8 order;
130
131         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
132         s8 priority;
133
134         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
135         s8 reclaim_idx;
136
137         /* This context's GFP mask */
138         gfp_t gfp_mask;
139
140         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
141         unsigned long nr_scanned;
142
143         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
144         unsigned long nr_reclaimed;
145
146         struct {
147                 unsigned int dirty;
148                 unsigned int unqueued_dirty;
149                 unsigned int congested;
150                 unsigned int writeback;
151                 unsigned int immediate;
152                 unsigned int file_taken;
153                 unsigned int taken;
154         } nr;
155
156         /* for recording the reclaimed slab by now */
157         struct reclaim_state reclaim_state;
158 };
159
160 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
162         do {                                                            \
163                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
164                         struct page *prev;                              \
165                                                                         \
166                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
167                         prefetchw(&prev->_field);                       \
168                 }                                                       \
169         } while (0)
170 #else
171 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
172 #endif
173
174 /*
175  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
176  */
177 int vm_swappiness = 60;
178
179 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
180                                    struct reclaim_state *rs)
181 {
182         /* Check for an overwrite */
183         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
184
185         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
186         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
187
188         task->reclaim_state = rs;
189 }
190
191 static LIST_HEAD(shrinker_list);
192 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
193
194 #ifdef CONFIG_MEMCG
195 static int shrinker_nr_max;
196
197 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
198 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
199 {
200         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
201 }
202
203 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
204 {
205         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
206 }
207
208 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
209                                                      int nid)
210 {
211         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
212                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
213 }
214
215 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
216                                     int map_size, int defer_size,
217                                     int old_map_size, int old_defer_size)
218 {
219         struct shrinker_info *new, *old;
220         struct mem_cgroup_per_node *pn;
221         int nid;
222         int size = map_size + defer_size;
223
224         for_each_node(nid) {
225                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
226                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
227                 /* Not yet online memcg */
228                 if (!old)
229                         return 0;
230
231                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
232                 if (!new)
233                         return -ENOMEM;
234
235                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
236                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
237
238                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
239                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
240                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
241                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
242                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
243                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
244                        defer_size - old_defer_size);
245
246                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
247                 kvfree_rcu(old, rcu);
248         }
249
250         return 0;
251 }
252
253 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
254 {
255         struct mem_cgroup_per_node *pn;
256         struct shrinker_info *info;
257         int nid;
258
259         for_each_node(nid) {
260                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
261                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
262                 kvfree(info);
263                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
264         }
265 }
266
267 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
268 {
269         struct shrinker_info *info;
270         int nid, size, ret = 0;
271         int map_size, defer_size = 0;
272
273         down_write(&shrinker_rwsem);
274         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
275         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
276         size = map_size + defer_size;
277         for_each_node(nid) {
278                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
279                 if (!info) {
280                         free_shrinker_info(memcg);
281                         ret = -ENOMEM;
282                         break;
283                 }
284                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
285                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
286                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
287         }
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289
290         return ret;
291 }
292
293 static inline bool need_expand(int nr_max)
294 {
295         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
296                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
297 }
298
299 static int expand_shrinker_info(int new_id)
300 {
301         int ret = 0;
302         int new_nr_max = new_id + 1;
303         int map_size, defer_size = 0;
304         int old_map_size, old_defer_size = 0;
305         struct mem_cgroup *memcg;
306
307         if (!need_expand(new_nr_max))
308                 goto out;
309
310         if (!root_mem_cgroup)
311                 goto out;
312
313         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
314
315         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
316         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
317         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
318         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
319
320         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
321         do {
322                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
323                                                old_map_size, old_defer_size);
324                 if (ret) {
325                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
326                         goto out;
327                 }
328         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
329 out:
330         if (!ret)
331                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
332
333         return ret;
334 }
335
336 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
337 {
338         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
339                 struct shrinker_info *info;
340
341                 rcu_read_lock();
342                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
343                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
344                 smp_mb__before_atomic();
345                 set_bit(shrinker_id, info->map);
346                 rcu_read_unlock();
347         }
348 }
349
350 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
351
352 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
353 {
354         int id, ret = -ENOMEM;
355
356         if (mem_cgroup_disabled())
357                 return -ENOSYS;
358
359         down_write(&shrinker_rwsem);
360         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
361         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
362         if (id < 0)
363                 goto unlock;
364
365         if (id >= shrinker_nr_max) {
366                 if (expand_shrinker_info(id)) {
367                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
368                         goto unlock;
369                 }
370         }
371         shrinker->id = id;
372         ret = 0;
373 unlock:
374         up_write(&shrinker_rwsem);
375         return ret;
376 }
377
378 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
379 {
380         int id = shrinker->id;
381
382         BUG_ON(id < 0);
383
384         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
385
386         idr_remove(&shrinker_idr, id);
387 }
388
389 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
390                                    struct mem_cgroup *memcg)
391 {
392         struct shrinker_info *info;
393
394         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
395         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
396 }
397
398 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
399                                   struct mem_cgroup *memcg)
400 {
401         struct shrinker_info *info;
402
403         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
404         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
405 }
406
407 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
408 {
409         int i, nid;
410         long nr;
411         struct mem_cgroup *parent;
412         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
413
414         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
415         if (!parent)
416                 parent = root_mem_cgroup;
417
418         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
419         down_read(&shrinker_rwsem);
420         for_each_node(nid) {
421                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
422                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
423                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
424                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
425                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
426                 }
427         }
428         up_read(&shrinker_rwsem);
429 }
430
431 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
432 {
433         return sc->target_mem_cgroup;
434 }
435
436 /**
437  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
438  * @sc: scan_control in question
439  *
440  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
441  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
442  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
443  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
444  * allocation and configurability.
445  *
446  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
447  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
448  */
449 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
450 {
451         if (!cgroup_reclaim(sc))
452                 return true;
453 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
454         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
455                 return true;
456 #endif
457         return false;
458 }
459 #else
460 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
461 {
462         return -ENOSYS;
463 }
464
465 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
466 {
467 }
468
469 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
470                                    struct mem_cgroup *memcg)
471 {
472         return 0;
473 }
474
475 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
476                                   struct mem_cgroup *memcg)
477 {
478         return 0;
479 }
480
481 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
482 {
483         return false;
484 }
485
486 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
487 {
488         return true;
489 }
490 #endif
491
492 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
493                              struct shrink_control *sc)
494 {
495         int nid = sc->nid;
496
497         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
498                 nid = 0;
499
500         if (sc->memcg &&
501             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
502                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
503                                               sc->memcg);
504
505         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
506 }
507
508
509 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
510                             struct shrink_control *sc)
511 {
512         int nid = sc->nid;
513
514         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
515                 nid = 0;
516
517         if (sc->memcg &&
518             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
519                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
520                                              sc->memcg);
521
522         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
523 }
524
525 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
526 {
527         if (!numa_demotion_enabled)
528                 return false;
529         if (sc) {
530                 if (sc->no_demotion)
531                         return false;
532                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
533                 if (cgroup_reclaim(sc))
534                         return false;
535         }
536         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
537                 return false;
538
539         return true;
540 }
541
542 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
543                                           int nid,
544                                           struct scan_control *sc)
545 {
546         if (memcg == NULL) {
547                 /*
548                  * For non-memcg reclaim, is there
549                  * space in any swap device?
550                  */
551                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
552                         return true;
553         } else {
554                 /* Is the memcg below its swap limit? */
555                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
556                         return true;
557         }
558
559         /*
560          * The page can not be swapped.
561          *
562          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
563          */
564         return can_demote(nid, sc);
565 }
566
567 /*
568  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
569  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
570  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
571  */
572 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
573 {
574         unsigned long nr;
575
576         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
577                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
578         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
579                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
580                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
581
582         return nr;
583 }
584
585 /**
586  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
587  * @lruvec: lru vector
588  * @lru: lru to use
589  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
590  */
591 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
592                                      int zone_idx)
593 {
594         unsigned long size = 0;
595         int zid;
596
597         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
598                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
599
600                 if (!managed_zone(zone))
601                         continue;
602
603                 if (!mem_cgroup_disabled())
604                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
605                 else
606                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
607         }
608         return size;
609 }
610
611 /*
612  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
613  */
614 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
615 {
616         unsigned int size;
617         int err;
618
619         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
620                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
621                 if (err != -ENOSYS)
622                         return err;
623
624                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
625         }
626
627         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
628         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
629                 size *= nr_node_ids;
630
631         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
632         if (!shrinker->nr_deferred)
633                 return -ENOMEM;
634
635         return 0;
636 }
637
638 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
639 {
640         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
641                 down_write(&shrinker_rwsem);
642                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
643                 up_write(&shrinker_rwsem);
644                 return;
645         }
646
647         kfree(shrinker->nr_deferred);
648         shrinker->nr_deferred = NULL;
649 }
650
651 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
652 {
653         down_write(&shrinker_rwsem);
654         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
655         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
656         up_write(&shrinker_rwsem);
657 }
658
659 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
660 {
661         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
662
663         if (err)
664                 return err;
665         register_shrinker_prepared(shrinker);
666         return 0;
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
669
670 /*
671  * Remove one
672  */
673 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
674 {
675         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
676                 return;
677
678         down_write(&shrinker_rwsem);
679         list_del(&shrinker->list);
680         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
681         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
682                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
683         up_write(&shrinker_rwsem);
684
685         kfree(shrinker->nr_deferred);
686         shrinker->nr_deferred = NULL;
687 }
688 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
689
690 /**
691  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
692  *
693  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
694  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
695  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
696  * rcu.
697  */
698 void synchronize_shrinkers(void)
699 {
700         down_write(&shrinker_rwsem);
701         up_write(&shrinker_rwsem);
702 }
703 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
704
705 #define SHRINK_BATCH 128
706
707 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
708                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
709 {
710         unsigned long freed = 0;
711         unsigned long long delta;
712         long total_scan;
713         long freeable;
714         long nr;
715         long new_nr;
716         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
717                                           : SHRINK_BATCH;
718         long scanned = 0, next_deferred;
719
720         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
721         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
722                 return freeable;
723
724         /*
725          * copy the current shrinker scan count into a local variable
726          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
727          * don't also do this scanning work.
728          */
729         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
730
731         if (shrinker->seeks) {
732                 delta = freeable >> priority;
733                 delta *= 4;
734                 do_div(delta, shrinker->seeks);
735         } else {
736                 /*
737                  * These objects don't require any IO to create. Trim
738                  * them aggressively under memory pressure to keep
739                  * them from causing refetches in the IO caches.
740                  */
741                 delta = freeable / 2;
742         }
743
744         total_scan = nr >> priority;
745         total_scan += delta;
746         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
747
748         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
749                                    freeable, delta, total_scan, priority);
750
751         /*
752          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
753          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
754          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
755          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
756          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
757          * objects spread over several slabs with usage less than the
758          * batch_size.
759          *
760          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
761          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
762          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
763          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
764          * possible.
765          */
766         while (total_scan >= batch_size ||
767                total_scan >= freeable) {
768                 unsigned long ret;
769                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
770
771                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
772                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
773                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
774                 if (ret == SHRINK_STOP)
775                         break;
776                 freed += ret;
777
778                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
779                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
780                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
781
782                 cond_resched();
783         }
784
785         /*
786          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
787          * done, decreased by old deferred work that was done now.
788          *
789          * And it is capped to two times of the freeable items.
790          */
791         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
792         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
793
794         /*
795          * move the unused scan count back into the shrinker in a
796          * manner that handles concurrent updates.
797          */
798         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
799
800         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
801         return freed;
802 }
803
804 #ifdef CONFIG_MEMCG
805 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
806                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
807 {
808         struct shrinker_info *info;
809         unsigned long ret, freed = 0;
810         int i;
811
812         if (!mem_cgroup_online(memcg))
813                 return 0;
814
815         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
816                 return 0;
817
818         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
819         if (unlikely(!info))
820                 goto unlock;
821
822         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
823                 struct shrink_control sc = {
824                         .gfp_mask = gfp_mask,
825                         .nid = nid,
826                         .memcg = memcg,
827                 };
828                 struct shrinker *shrinker;
829
830                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
831                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
832                         if (!shrinker)
833                                 clear_bit(i, info->map);
834                         continue;
835                 }
836
837                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
838                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
839                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
840                         continue;
841
842                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
843                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
844                         clear_bit(i, info->map);
845                         /*
846                          * After the shrinker reported that it had no objects to
847                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
848                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
849                          * added. To make sure, we have the bit set in this
850                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
851                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
852                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
853                          * set_shrinker_bit():
854                          *
855                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
856                          *   list_add_tail()    clear_bit()
857                          *   <MB>               <MB>
858                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
859                          */
860                         smp_mb__after_atomic();
861                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
862                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
863                                 ret = 0;
864                         else
865                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
866                 }
867                 freed += ret;
868
869                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
870                         freed = freed ? : 1;
871                         break;
872                 }
873         }
874 unlock:
875         up_read(&shrinker_rwsem);
876         return freed;
877 }
878 #else /* CONFIG_MEMCG */
879 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
880                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
881 {
882         return 0;
883 }
884 #endif /* CONFIG_MEMCG */
885
886 /**
887  * shrink_slab - shrink slab caches
888  * @gfp_mask: allocation context
889  * @nid: node whose slab caches to target
890  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
891  * @priority: the reclaim priority
892  *
893  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
894  *
895  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
896  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
897  *
898  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
899  * are called only if it is the root cgroup.
900  *
901  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
902  * in order to get the scan target.
903  *
904  * Returns the number of reclaimed slab objects.
905  */
906 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
907                                  struct mem_cgroup *memcg,
908                                  int priority)
909 {
910         unsigned long ret, freed = 0;
911         struct shrinker *shrinker;
912
913         /*
914          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
915          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
916          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
917          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
918          * oom.
919          */
920         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
921                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
922
923         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
924                 goto out;
925
926         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
927                 struct shrink_control sc = {
928                         .gfp_mask = gfp_mask,
929                         .nid = nid,
930                         .memcg = memcg,
931                 };
932
933                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
934                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
935                         ret = 0;
936                 freed += ret;
937                 /*
938                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
939                  * prevent the registration from being stalled for long periods
940                  * by parallel ongoing shrinking.
941                  */
942                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
943                         freed = freed ? : 1;
944                         break;
945                 }
946         }
947
948         up_read(&shrinker_rwsem);
949 out:
950         cond_resched();
951         return freed;
952 }
953
954 static void drop_slab_node(int nid)
955 {
956         unsigned long freed;
957         int shift = 0;
958
959         do {
960                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
961
962                 if (fatal_signal_pending(current))
963                         return;
964
965                 freed = 0;
966                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
967                 do {
968                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
969                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
970         } while ((freed >> shift++) > 1);
971 }
972
973 void drop_slab(void)
974 {
975         int nid;
976
977         for_each_online_node(nid)
978                 drop_slab_node(nid);
979 }
980
981 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
982 {
983         /*
984          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
985          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
986          * heads at page->private.
987          */
988         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
989         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
990 }
991
992 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
993 {
994         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
995                 return 1;
996         if (!inode_write_congested(inode))
997                 return 1;
998         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
999                 return 1;
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 /*
1004  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
1005  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
1006  * fsync(), msync() or close().
1007  *
1008  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
1009  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
1010  * that page is locked, the mapping is pinned.
1011  *
1012  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
1013  * __GFP_FS.
1014  */
1015 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1016                                 struct page *page, int error)
1017 {
1018         lock_page(page);
1019         if (page_mapping(page) == mapping)
1020                 mapping_set_error(mapping, error);
1021         unlock_page(page);
1022 }
1023
1024 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1025 {
1026         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1027         int i;
1028
1029         /*
1030          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1031          * throttle as the system is likely near OOM.
1032          */
1033         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1034                 return true;
1035
1036         /*
1037          * If there are a lot of dirty/writeback pages then do not
1038          * throttle as throttling will occur when the pages cycle
1039          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1040          */
1041         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1042                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1043
1044                 if (!populated_zone(zone))
1045                         continue;
1046
1047                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1048                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1049                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1050         }
1051         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1052                 return true;
1053
1054         return false;
1055 }
1056
1057 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1058 {
1059         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1060         long timeout, ret;
1061         DEFINE_WAIT(wait);
1062
1063         /*
1064          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1065          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1066          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1067          */
1068         if (!current_is_kswapd() &&
1069             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1070                 cond_resched();
1071                 return;
1072         }
1073
1074         /*
1075          * These figures are pulled out of thin air.
1076          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1077          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1078          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1079          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1080          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1081          * writeback to a slow device to excessive references pages at the tail
1082          * of the inactive LRU.
1083          */
1084         switch(reason) {
1085         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1086                 timeout = HZ/10;
1087
1088                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1089                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1090                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1091                 }
1092
1093                 break;
1094         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1095                 fallthrough;
1096         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1097                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1098                         cond_resched();
1099                         return;
1100                 }
1101
1102                 timeout = 1;
1103
1104                 break;
1105         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1106                 timeout = HZ/50;
1107                 break;
1108         default:
1109                 WARN_ON_ONCE(1);
1110                 timeout = HZ;
1111                 break;
1112         }
1113
1114         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1115         ret = schedule_timeout(timeout);
1116         finish_wait(wqh, &wait);
1117
1118         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1119                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1120
1121         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1122                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1123                                 reason);
1124 }
1125
1126 /*
1127  * Account for pages written if tasks are throttled waiting on dirty
1128  * pages to clean. If enough pages have been cleaned since throttling
1129  * started then wakeup the throttled tasks.
1130  */
1131 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1132                                                         int nr_throttled)
1133 {
1134         unsigned long nr_written;
1135
1136         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1137
1138         /*
1139          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1140          * be synchronised. However, given that the system is
1141          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1142          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1143          * timeout guarantees forward progress.
1144          */
1145         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1146                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1147
1148         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1149                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1150 }
1151
1152 /* possible outcome of pageout() */
1153 typedef enum {
1154         /* failed to write page out, page is locked */
1155         PAGE_KEEP,
1156         /* move page to the active list, page is locked */
1157         PAGE_ACTIVATE,
1158         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1159         PAGE_SUCCESS,
1160         /* page is clean and locked */
1161         PAGE_CLEAN,
1162 } pageout_t;
1163
1164 /*
1165  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1166  * Calls ->writepage().
1167  */
1168 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
1169 {
1170         /*
1171          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
1172          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1173          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1174          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1175          * PagePrivate for that.
1176          *
1177          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1178          * this page's queue, we can perform writeback even if that
1179          * will block.
1180          *
1181          * If the page is swapcache, write it back even if that would
1182          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1183          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1184          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1185          */
1186         if (!is_page_cache_freeable(page))
1187                 return PAGE_KEEP;
1188         if (!mapping) {
1189                 /*
1190                  * Some data journaling orphaned pages can have
1191                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1192                  */
1193                 if (page_has_private(page)) {
1194                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1195                                 ClearPageDirty(page);
1196                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1197                                 return PAGE_CLEAN;
1198                         }
1199                 }
1200                 return PAGE_KEEP;
1201         }
1202         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1203                 return PAGE_ACTIVATE;
1204         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
1205                 return PAGE_KEEP;
1206
1207         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1208                 int res;
1209                 struct writeback_control wbc = {
1210                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1211                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1212                         .range_start = 0,
1213                         .range_end = LLONG_MAX,
1214                         .for_reclaim = 1,
1215                 };
1216
1217                 SetPageReclaim(page);
1218                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1219                 if (res < 0)
1220                         handle_write_error(mapping, page, res);
1221                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1222                         ClearPageReclaim(page);
1223                         return PAGE_ACTIVATE;
1224                 }
1225
1226                 if (!PageWriteback(page)) {
1227                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1228                         ClearPageReclaim(page);
1229                 }
1230                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1231                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1232                 return PAGE_SUCCESS;
1233         }
1234
1235         return PAGE_CLEAN;
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1240  * gets returned with a refcount of 0.
1241  */
1242 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1243                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1244 {
1245         int refcount;
1246         void *shadow = NULL;
1247
1248         BUG_ON(!PageLocked(page));
1249         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1250
1251         if (!PageSwapCache(page))
1252                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1253         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1254         /*
1255          * The non racy check for a busy page.
1256          *
1257          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1258          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1259          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1260          * here, then the following race may occur:
1261          *
1262          * get_user_pages(&page);
1263          * [user mapping goes away]
1264          * write_to(page);
1265          *                              !PageDirty(page)    [good]
1266          * SetPageDirty(page);
1267          * put_page(page);
1268          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1269          *
1270          * [oops, our write_to data is lost]
1271          *
1272          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1273          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1274          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1275          *
1276          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1277          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1278          */
1279         refcount = 1 + compound_nr(page);
1280         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1281                 goto cannot_free;
1282         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1283         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1284                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1285                 goto cannot_free;
1286         }
1287
1288         if (PageSwapCache(page)) {
1289                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1290                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1291                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1292                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1293                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1294                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1295                 put_swap_page(page, swap);
1296         } else {
1297                 void (*freepage)(struct page *);
1298
1299                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1300                 /*
1301                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1302                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1303                  *
1304                  * But don't store shadows in an address space that is
1305                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1306                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1307                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1308                  * back.
1309                  *
1310                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1311                  * only page cache pages found in these are zero pages
1312                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1313                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1314                  * same address_space.
1315                  */
1316                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1317                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1318                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1319                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1320                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1321                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1322                         inode_add_lru(mapping->host);
1323                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1324
1325                 if (freepage != NULL)
1326                         freepage(page);
1327         }
1328
1329         return 1;
1330
1331 cannot_free:
1332         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1333         if (!PageSwapCache(page))
1334                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1335         return 0;
1336 }
1337
1338 /*
1339  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1340  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1341  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1342  * this page.
1343  */
1344 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1345 {
1346         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1347                 /*
1348                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1349                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1350                  * atomic operation.
1351                  */
1352                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1353                 return 1;
1354         }
1355         return 0;
1356 }
1357
1358 /**
1359  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1360  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1361  *
1362  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1363  * Page may still be unevictable for other reasons.
1364  *
1365  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1366  */
1367 void putback_lru_page(struct page *page)
1368 {
1369         lru_cache_add(page);
1370         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1371 }
1372
1373 enum page_references {
1374         PAGEREF_RECLAIM,
1375         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1376         PAGEREF_KEEP,
1377         PAGEREF_ACTIVATE,
1378 };
1379
1380 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1381                                                   struct scan_control *sc)
1382 {
1383         int referenced_ptes, referenced_page;
1384         unsigned long vm_flags;
1385
1386         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1387                                           &vm_flags);
1388         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1389
1390         /*
1391          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1392          * move the page to the unevictable list.
1393          */
1394         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1395                 return PAGEREF_RECLAIM;
1396
1397         if (referenced_ptes) {
1398                 /*
1399                  * All mapped pages start out with page table
1400                  * references from the instantiating fault, so we need
1401                  * to look twice if a mapped file page is used more
1402                  * than once.
1403                  *
1404                  * Mark it and spare it for another trip around the
1405                  * inactive list.  Another page table reference will
1406                  * lead to its activation.
1407                  *
1408                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1409                  * so that recently deactivated but used pages are
1410                  * quickly recovered.
1411                  */
1412                 SetPageReferenced(page);
1413
1414                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1415                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1416
1417                 /*
1418                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1419                  */
1420                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1421                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1422
1423                 return PAGEREF_KEEP;
1424         }
1425
1426         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1427         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1428                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1429
1430         return PAGEREF_RECLAIM;
1431 }
1432
1433 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1434 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1435                                        bool *dirty, bool *writeback)
1436 {
1437         struct address_space *mapping;
1438
1439         /*
1440          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1441          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1442          */
1443         if (!page_is_file_lru(page) ||
1444             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1445                 *dirty = false;
1446                 *writeback = false;
1447                 return;
1448         }
1449
1450         /* By default assume that the page flags are accurate */
1451         *dirty = PageDirty(page);
1452         *writeback = PageWriteback(page);
1453
1454         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1455         if (!page_has_private(page))
1456                 return;
1457
1458         mapping = page_mapping(page);
1459         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1460                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1461 }
1462
1463 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1464 {
1465         struct migration_target_control mtc = {
1466                 /*
1467                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1468                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1469                  * instead of migrated.
1470                  */
1471                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1472                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1473                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1474                 .nid = node
1475         };
1476
1477         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1478 }
1479
1480 /*
1481  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1482  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1483  * @demote_pages.
1484  */
1485 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1486                                      struct pglist_data *pgdat)
1487 {
1488         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1489         unsigned int nr_succeeded;
1490
1491         if (list_empty(demote_pages))
1492                 return 0;
1493
1494         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1495                 return 0;
1496
1497         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1498         migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1499                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1500                             &nr_succeeded);
1501
1502         if (current_is_kswapd())
1503                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1504         else
1505                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1506
1507         return nr_succeeded;
1508 }
1509
1510 /*
1511  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1512  */
1513 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1514                                      struct pglist_data *pgdat,
1515                                      struct scan_control *sc,
1516                                      struct reclaim_stat *stat,
1517                                      bool ignore_references)
1518 {
1519         LIST_HEAD(ret_pages);
1520         LIST_HEAD(free_pages);
1521         LIST_HEAD(demote_pages);
1522         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1523         unsigned int pgactivate = 0;
1524         bool do_demote_pass;
1525
1526         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1527         cond_resched();
1528         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1529
1530 retry:
1531         while (!list_empty(page_list)) {
1532                 struct address_space *mapping;
1533                 struct page *page;
1534                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1535                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1536                 unsigned int nr_pages;
1537
1538                 cond_resched();
1539
1540                 page = lru_to_page(page_list);
1541                 list_del(&page->lru);
1542
1543                 if (!trylock_page(page))
1544                         goto keep;
1545
1546                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1547
1548                 nr_pages = compound_nr(page);
1549
1550                 /* Account the number of base pages even though THP */
1551                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1552
1553                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1554                         goto activate_locked;
1555
1556                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1557                         goto keep_locked;
1558
1559                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1560                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1561
1562                 /*
1563                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1564                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1565                  * pages if the tail of the LRU is all dirty unqueued pages.
1566                  */
1567                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1568                 if (dirty || writeback)
1569                         stat->nr_dirty++;
1570
1571                 if (dirty && !writeback)
1572                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1573
1574                 /*
1575                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1576                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1577                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1578                  * end of the LRU a second time.
1579                  */
1580                 mapping = page_mapping(page);
1581                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1582                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1583                     (writeback && PageReclaim(page)))
1584                         stat->nr_congested++;
1585
1586                 /*
1587                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1588                  * are three cases to consider.
1589                  *
1590                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1591                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1592                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1593                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1594                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1595                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1596                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1597                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1598                  *    caller can stall after page list has been processed.
1599                  *
1600                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1601                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1602                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1603                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1604                  *    reclaim and continue scanning.
1605                  *
1606                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1607                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1608                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1609                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1610                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1611                  *    would probably show more reasons.
1612                  *
1613                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1614                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1615                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1616                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1617                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1618                  *
1619                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1620                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1621                  * inactive list and refilling from the active list. The
1622                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1623                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1624                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1625                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1626                  * takes to write them to disk.
1627                  */
1628                 if (PageWriteback(page)) {
1629                         /* Case 1 above */
1630                         if (current_is_kswapd() &&
1631                             PageReclaim(page) &&
1632                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1633                                 stat->nr_immediate++;
1634                                 goto activate_locked;
1635
1636                         /* Case 2 above */
1637                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1638                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1639                                 /*
1640                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1641                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1642                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1643                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1644                                  * enough to care.  What we do want is for this
1645                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1646                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1647                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1648                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1649                                  */
1650                                 SetPageReclaim(page);
1651                                 stat->nr_writeback++;
1652                                 goto activate_locked;
1653
1654                         /* Case 3 above */
1655                         } else {
1656                                 unlock_page(page);
1657                                 wait_on_page_writeback(page);
1658                                 /* then go back and try same page again */
1659                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1660                                 continue;
1661                         }
1662                 }
1663
1664                 if (!ignore_references)
1665                         references = page_check_references(page, sc);
1666
1667                 switch (references) {
1668                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1669                         goto activate_locked;
1670                 case PAGEREF_KEEP:
1671                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1672                         goto keep_locked;
1673                 case PAGEREF_RECLAIM:
1674                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1675                         ; /* try to reclaim the page below */
1676                 }
1677
1678                 /*
1679                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1680                  * its contents to another node.
1681                  */
1682                 if (do_demote_pass &&
1683                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1684                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1685                         unlock_page(page);
1686                         continue;
1687                 }
1688
1689                 /*
1690                  * Anonymous process memory has backing store?
1691                  * Try to allocate it some swap space here.
1692                  * Lazyfree page could be freed directly
1693                  */
1694                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1695                         if (!PageSwapCache(page)) {
1696                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1697                                         goto keep_locked;
1698                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1699                                         goto keep_locked;
1700                                 if (PageTransHuge(page)) {
1701                                         /* cannot split THP, skip it */
1702                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1703                                                 goto activate_locked;
1704                                         /*
1705                                          * Split pages without a PMD map right
1706                                          * away. Chances are some or all of the
1707                                          * tail pages can be freed without IO.
1708                                          */
1709                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1710                                             split_huge_page_to_list(page,
1711                                                                     page_list))
1712                                                 goto activate_locked;
1713                                 }
1714                                 if (!add_to_swap(page)) {
1715                                         if (!PageTransHuge(page))
1716                                                 goto activate_locked_split;
1717                                         /* Fallback to swap normal pages */
1718                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1719                                                                     page_list))
1720                                                 goto activate_locked;
1721 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1722                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1723 #endif
1724                                         if (!add_to_swap(page))
1725                                                 goto activate_locked_split;
1726                                 }
1727
1728                                 may_enter_fs = true;
1729
1730                                 /* Adding to swap updated mapping */
1731                                 mapping = page_mapping(page);
1732                         }
1733                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1734                         /* Split file THP */
1735                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1736                                 goto keep_locked;
1737                 }
1738
1739                 /*
1740                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1741                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1742                  *
1743                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1744                  * reach here.
1745                  */
1746                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1747                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1748                         nr_pages = 1;
1749                 }
1750
1751                 /*
1752                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1753                  * processes. Try to unmap it here.
1754                  */
1755                 if (page_mapped(page)) {
1756                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1757                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1758
1759                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1760                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1761
1762                         try_to_unmap(page, flags);
1763                         if (page_mapped(page)) {
1764                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1765                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1766                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1767                                 goto activate_locked;
1768                         }
1769                 }
1770
1771                 if (PageDirty(page)) {
1772                         /*
1773                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1774                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1775                          * injecting inefficient single-page IO into
1776                          * flusher writeback as much as possible: only
1777                          * write pages when we've encountered many
1778                          * dirty pages, and when we've already scanned
1779                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1780                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1781                          */
1782                         if (page_is_file_lru(page) &&
1783                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1784                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1785                                 /*
1786                                  * Immediately reclaim when written back.
1787                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1788                                  * except we already have the page isolated
1789                                  * and know it's dirty
1790                                  */
1791                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1792                                 SetPageReclaim(page);
1793
1794                                 goto activate_locked;
1795                         }
1796
1797                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1798                                 goto keep_locked;
1799                         if (!may_enter_fs)
1800                                 goto keep_locked;
1801                         if (!sc->may_writepage)
1802                                 goto keep_locked;
1803
1804                         /*
1805                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1806                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1807                          * starts and then write it out here.
1808                          */
1809                         try_to_unmap_flush_dirty();
1810                         switch (pageout(page, mapping)) {
1811                         case PAGE_KEEP:
1812                                 goto keep_locked;
1813                         case PAGE_ACTIVATE:
1814                                 goto activate_locked;
1815                         case PAGE_SUCCESS:
1816                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1817
1818                                 if (PageWriteback(page))
1819                                         goto keep;
1820                                 if (PageDirty(page))
1821                                         goto keep;
1822
1823                                 /*
1824                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1825                                  * ahead and try to reclaim the page.
1826                                  */
1827                                 if (!trylock_page(page))
1828                                         goto keep;
1829                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1830                                         goto keep_locked;
1831                                 mapping = page_mapping(page);
1832                                 fallthrough;
1833                         case PAGE_CLEAN:
1834                                 ; /* try to free the page below */
1835                         }
1836                 }
1837
1838                 /*
1839                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1840                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1841                  * the page as well.
1842                  *
1843                  * We do this even if the page is PageDirty().
1844                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1845                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1846                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1847                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1848                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1849                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1850                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1851                  *
1852                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1853                  * the pages which were not successfully invalidated in
1854                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1855                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1856                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1857                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1858                  */
1859                 if (page_has_private(page)) {
1860                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1861                                 goto activate_locked;
1862                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1863                                 unlock_page(page);
1864                                 if (put_page_testzero(page))
1865                                         goto free_it;
1866                                 else {
1867                                         /*
1868                                          * rare race with speculative reference.
1869                                          * the speculative reference will free
1870                                          * this page shortly, so we may
1871                                          * increment nr_reclaimed here (and
1872                                          * leave it off the LRU).
1873                                          */
1874                                         nr_reclaimed++;
1875                                         continue;
1876                                 }
1877                         }
1878                 }
1879
1880                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1881                         /* follow __remove_mapping for reference */
1882                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1883                                 goto keep_locked;
1884                         /*
1885                          * The page has only one reference left, which is
1886                          * from the isolation. After the caller puts the
1887                          * page back on lru and drops the reference, the
1888                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1889                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1890                          * PageDirty here.
1891                          */
1892                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1893                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1894                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1895                                                          sc->target_mem_cgroup))
1896                         goto keep_locked;
1897
1898                 unlock_page(page);
1899 free_it:
1900                 /*
1901                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1902                  * all base pages.
1903                  */
1904                 nr_reclaimed += nr_pages;
1905
1906                 /*
1907                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1908                  * appear not as the counts should be low
1909                  */
1910                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1911                         destroy_compound_page(page);
1912                 else
1913                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1914                 continue;
1915
1916 activate_locked_split:
1917                 /*
1918                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1919                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1920                  */
1921                 if (nr_pages > 1) {
1922                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1923                         nr_pages = 1;
1924                 }
1925 activate_locked:
1926                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1927                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1928                                                 PageMlocked(page)))
1929                         try_to_free_swap(page);
1930                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1931                 if (!PageMlocked(page)) {
1932                         int type = page_is_file_lru(page);
1933                         SetPageActive(page);
1934                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1935                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1936                 }
1937 keep_locked:
1938                 unlock_page(page);
1939 keep:
1940                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1941                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1942         }
1943         /* 'page_list' is always empty here */
1944
1945         /* Migrate pages selected for demotion */
1946         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1947         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1948         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1949                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1950                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1951                 do_demote_pass = false;
1952                 goto retry;
1953         }
1954
1955         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1956
1957         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1958         try_to_unmap_flush();
1959         free_unref_page_list(&free_pages);
1960
1961         list_splice(&ret_pages, page_list);
1962         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1963
1964         return nr_reclaimed;
1965 }
1966
1967 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1968                                             struct list_head *page_list)
1969 {
1970         struct scan_control sc = {
1971                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1972                 .may_unmap = 1,
1973         };
1974         struct reclaim_stat stat;
1975         unsigned int nr_reclaimed;
1976         struct page *page, *next;
1977         LIST_HEAD(clean_pages);
1978         unsigned int noreclaim_flag;
1979
1980         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1981                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1982                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1983                     !PageUnevictable(page)) {
1984                         ClearPageActive(page);
1985                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1986                 }
1987         }
1988
1989         /*
1990          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1991          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1992          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1993          * change in the future.
1994          */
1995         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1996         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1997                                         &stat, true);
1998         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1999
2000         list_splice(&clean_pages, page_list);
2001         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2002                             -(long)nr_reclaimed);
2003         /*
2004          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
2005          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
2006          * discard so isolated count will be mismatched.
2007          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
2008          */
2009         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
2010                             stat.nr_lazyfree_fail);
2011         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2012                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
2013         return nr_reclaimed;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
2018  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
2019  * freed elsewhere are also ignored.
2020  *
2021  * page:        page to consider
2022  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
2023  *
2024  * returns true on success, false on failure.
2025  */
2026 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
2027 {
2028         /* Only take pages on the LRU. */
2029         if (!PageLRU(page))
2030                 return false;
2031
2032         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
2033         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
2034                 return false;
2035
2036         /*
2037          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
2038          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
2039          * blocking - clean pages for the most part.
2040          *
2041          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
2042          * that it is possible to migrate without blocking
2043          */
2044         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
2045                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
2046                 if (PageWriteback(page))
2047                         return false;
2048
2049                 if (PageDirty(page)) {
2050                         struct address_space *mapping;
2051                         bool migrate_dirty;
2052
2053                         /*
2054                          * Only pages without mappings or that have a
2055                          * ->migratepage callback are possible to migrate
2056                          * without blocking. However, we can be racing with
2057                          * truncation so it's necessary to lock the page
2058                          * to stabilise the mapping as truncation holds
2059                          * the page lock until after the page is removed
2060                          * from the page cache.
2061                          */
2062                         if (!trylock_page(page))
2063                                 return false;
2064
2065                         mapping = page_mapping(page);
2066                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
2067                         unlock_page(page);
2068                         if (!migrate_dirty)
2069                                 return false;
2070                 }
2071         }
2072
2073         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
2074                 return false;
2075
2076         return true;
2077 }
2078
2079 /*
2080  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2081  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2082  */
2083 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2084                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2085 {
2086         int zid;
2087
2088         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2089                 if (!nr_zone_taken[zid])
2090                         continue;
2091
2092                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2093         }
2094
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2099  *
2100  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2101  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2102  * and working on them outside the LRU lock.
2103  *
2104  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2105  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2106  *
2107  * Lru_lock must be held before calling this function.
2108  *
2109  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2110  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2111  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2112  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2113  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2114  * @lru:        LRU list id for isolating
2115  *
2116  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2117  */
2118 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
2119                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2120                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2121                 enum lru_list lru)
2122 {
2123         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2124         unsigned long nr_taken = 0;
2125         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2126         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2127         unsigned long skipped = 0;
2128         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2129         LIST_HEAD(pages_skipped);
2130         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
2131
2132         total_scan = 0;
2133         scan = 0;
2134         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2135                 struct page *page;
2136
2137                 page = lru_to_page(src);
2138                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
2139
2140                 nr_pages = compound_nr(page);
2141                 total_scan += nr_pages;
2142
2143                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
2144                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
2145                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2146                         continue;
2147                 }
2148
2149                 /*
2150                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2151                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2152                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2153                  * pages, triggering a premature OOM.
2154                  *
2155                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
2156                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
2157                  * only when the page is being freed somewhere else.
2158                  */
2159                 scan += nr_pages;
2160                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
2161                         /* It is being freed elsewhere */
2162                         list_move(&page->lru, src);
2163                         continue;
2164                 }
2165                 /*
2166                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2167                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2168                  * page release code relies on it.
2169                  */
2170                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
2171                         list_move(&page->lru, src);
2172                         continue;
2173                 }
2174
2175                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2176                         /* Another thread is already isolating this page */
2177                         put_page(page);
2178                         list_move(&page->lru, src);
2179                         continue;
2180                 }
2181
2182                 nr_taken += nr_pages;
2183                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2184                 list_move(&page->lru, dst);
2185         }
2186
2187         /*
2188          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2189          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2190          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2191          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2192          * system at risk of premature OOM.
2193          */
2194         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2195                 int zid;
2196
2197                 list_splice(&pages_skipped, src);
2198                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2199                         if (!nr_skipped[zid])
2200                                 continue;
2201
2202                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2203                         skipped += nr_skipped[zid];
2204                 }
2205         }
2206         *nr_scanned = total_scan;
2207         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2208                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
2209         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2210         return nr_taken;
2211 }
2212
2213 /**
2214  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2215  * @page: page to isolate from its LRU list
2216  *
2217  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2218  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2219  *
2220  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2221  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2222  *
2223  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2224  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2225  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2226  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2227  *
2228  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2229  * found will be decremented.
2230  *
2231  * Restrictions:
2232  *
2233  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2234  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2235  *     without a stable reference).
2236  * (2) the lru_lock must not be held.
2237  * (3) interrupts must be enabled.
2238  */
2239 int isolate_lru_page(struct page *page)
2240 {
2241         struct folio *folio = page_folio(page);
2242         int ret = -EBUSY;
2243
2244         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2245         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2246
2247         if (TestClearPageLRU(page)) {
2248                 struct lruvec *lruvec;
2249
2250                 get_page(page);
2251                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2252                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2253                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2254                 ret = 0;
2255         }
2256
2257         return ret;
2258 }
2259
2260 /*
2261  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2262  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2263  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2264  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2265  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2266  */
2267 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2268                 struct scan_control *sc)
2269 {
2270         unsigned long inactive, isolated;
2271         bool too_many;
2272
2273         if (current_is_kswapd())
2274                 return 0;
2275
2276         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2277                 return 0;
2278
2279         if (file) {
2280                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2281                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2282         } else {
2283                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2284                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2285         }
2286
2287         /*
2288          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2289          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2290          * deadlock.
2291          */
2292         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2293                 inactive >>= 3;
2294
2295         too_many = isolated > inactive;
2296
2297         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2298         if (!too_many)
2299                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2300
2301         return too_many;
2302 }
2303
2304 /*
2305  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2306  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2307  *
2308  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2309  */
2310 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2311                                       struct list_head *list)
2312 {
2313         int nr_pages, nr_moved = 0;
2314         LIST_HEAD(pages_to_free);
2315         struct page *page;
2316
2317         while (!list_empty(list)) {
2318                 page = lru_to_page(list);
2319                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2320                 list_del(&page->lru);
2321                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2322                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2323                         putback_lru_page(page);
2324                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2325                         continue;
2326                 }
2327
2328                 /*
2329                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2330                  * Otherwise:
2331                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2332                  *   if !put_page_testzero
2333                  *                                    if (put_page_testzero())
2334                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2335                  *     SetPageLRU()
2336                  *     list_add(&page->lru,)
2337                  *                                        list_add(&page->lru,)
2338                  */
2339                 SetPageLRU(page);
2340
2341                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2342                         __clear_page_lru_flags(page);
2343
2344                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2345                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2346                                 destroy_compound_page(page);
2347                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2348                         } else
2349                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2350
2351                         continue;
2352                 }
2353
2354                 /*
2355                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2356                  * inhibits memcg migration).
2357                  */
2358                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_matches_lruvec(page_folio(page), lruvec), page);
2359                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2360                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2361                 nr_moved += nr_pages;
2362                 if (PageActive(page))
2363                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2364         }
2365
2366         /*
2367          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2368          */
2369         list_splice(&pages_to_free, list);
2370
2371         return nr_moved;
2372 }
2373
2374 /*
2375  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2376  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2377  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2378  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2379  */
2380 static int current_may_throttle(void)
2381 {
2382         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2383                 current->backing_dev_info == NULL ||
2384                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2385 }
2386
2387 /*
2388  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2389  * of reclaimed pages
2390  */
2391 static unsigned long
2392 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2393                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2394 {
2395         LIST_HEAD(page_list);
2396         unsigned long nr_scanned;
2397         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2398         unsigned long nr_taken;
2399         struct reclaim_stat stat;
2400         bool file = is_file_lru(lru);
2401         enum vm_event_item item;
2402         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2403         bool stalled = false;
2404
2405         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2406                 if (stalled)
2407                         return 0;
2408
2409                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2410                 stalled = true;
2411                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2412
2413                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2414                 if (fatal_signal_pending(current))
2415                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2416         }
2417
2418         lru_add_drain();
2419
2420         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2421
2422         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2423                                      &nr_scanned, sc, lru);
2424
2425         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2426         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2427         if (!cgroup_reclaim(sc))
2428                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2429         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2430         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2431
2432         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2433
2434         if (nr_taken == 0)
2435                 return 0;
2436
2437         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2438
2439         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2440         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2441
2442         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2443         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2444         if (!cgroup_reclaim(sc))
2445                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2446         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2447         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2448         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2449
2450         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2451         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2452         free_unref_page_list(&page_list);
2453
2454         /*
2455          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2456          * implies that flushers are not doing their job. This can
2457          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2458          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2459          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2460          * dirty pages grows not through writes but through memory
2461          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2462          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2463          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2464          */
2465         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2466                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2467
2468         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2469         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2470         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2471         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2472         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2473         sc->nr.taken += nr_taken;
2474         if (file)
2475                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2476
2477         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2478                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2479         return nr_reclaimed;
2480 }
2481
2482 /*
2483  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2484  *
2485  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2486  * processes.
2487  *
2488  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2489  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2490  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2491  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2492  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2493  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2494  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2495  *
2496  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2497  * But we had to alter page->flags anyway.
2498  */
2499 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2500                                struct lruvec *lruvec,
2501                                struct scan_control *sc,
2502                                enum lru_list lru)
2503 {
2504         unsigned long nr_taken;
2505         unsigned long nr_scanned;
2506         unsigned long vm_flags;
2507         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2508         LIST_HEAD(l_active);
2509         LIST_HEAD(l_inactive);
2510         struct page *page;
2511         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2512         unsigned nr_rotated = 0;
2513         int file = is_file_lru(lru);
2514         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2515
2516         lru_add_drain();
2517
2518         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2519
2520         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2521                                      &nr_scanned, sc, lru);
2522
2523         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2524
2525         if (!cgroup_reclaim(sc))
2526                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2527         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2528
2529         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2530
2531         while (!list_empty(&l_hold)) {
2532                 cond_resched();
2533                 page = lru_to_page(&l_hold);
2534                 list_del(&page->lru);
2535
2536                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2537                         putback_lru_page(page);
2538                         continue;
2539                 }
2540
2541                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2542                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2543                                 if (page_has_private(page))
2544                                         try_to_release_page(page, 0);
2545                                 unlock_page(page);
2546                         }
2547                 }
2548
2549                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2550                                     &vm_flags)) {
2551                         /*
2552                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2553                          * give them one more trip around the active list. So
2554                          * that executable code get better chances to stay in
2555                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2556                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2557                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2558                          * so we ignore them here.
2559                          */
2560                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2561                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2562                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2563                                 continue;
2564                         }
2565                 }
2566
2567                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2568                 SetPageWorkingset(page);
2569                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2570         }
2571
2572         /*
2573          * Move pages back to the lru list.
2574          */
2575         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2576
2577         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2578         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2579         /* Keep all free pages in l_active list */
2580         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2581
2582         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2583         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2584
2585         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2586         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2587
2588         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2589         free_unref_page_list(&l_active);
2590         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2591                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2592 }
2593
2594 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2595 {
2596         int nid = NUMA_NO_NODE;
2597         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2598         LIST_HEAD(node_page_list);
2599         struct reclaim_stat dummy_stat;
2600         struct page *page;
2601         unsigned int noreclaim_flag;
2602         struct scan_control sc = {
2603                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2604                 .may_writepage = 1,
2605                 .may_unmap = 1,
2606                 .may_swap = 1,
2607                 .no_demotion = 1,
2608         };
2609
2610         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2611
2612         while (!list_empty(page_list)) {
2613                 page = lru_to_page(page_list);
2614                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2615                         nid = page_to_nid(page);
2616                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2617                 }
2618
2619                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2620                         ClearPageActive(page);
2621                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2622                         continue;
2623                 }
2624
2625                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2626                                                 NODE_DATA(nid),
2627                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2628                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2629                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2630                         list_del(&page->lru);
2631                         putback_lru_page(page);
2632                 }
2633
2634                 nid = NUMA_NO_NODE;
2635         }
2636
2637         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2638                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2639                                                 NODE_DATA(nid),
2640                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2641                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2642                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2643                         list_del(&page->lru);
2644                         putback_lru_page(page);
2645                 }
2646         }
2647
2648         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2649
2650         return nr_reclaimed;
2651 }
2652
2653 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2654                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2655 {
2656         if (is_active_lru(lru)) {
2657                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2658                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2659                 else
2660                         sc->skipped_deactivate = 1;
2661                 return 0;
2662         }
2663
2664         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2669  * to do too much work.
2670  *
2671  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2672  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2673  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2674  *
2675  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2676  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2677  *
2678  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2679  *
2680  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2681  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2682  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2683  *
2684  * total     target    max
2685  * memory    ratio     inactive
2686  * -------------------------------------
2687  *   10MB       1         5MB
2688  *  100MB       1        50MB
2689  *    1GB       3       250MB
2690  *   10GB      10       0.9GB
2691  *  100GB      31         3GB
2692  *    1TB     101        10GB
2693  *   10TB     320        32GB
2694  */
2695 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2696 {
2697         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2698         unsigned long inactive, active;
2699         unsigned long inactive_ratio;
2700         unsigned long gb;
2701
2702         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2703         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2704
2705         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2706         if (gb)
2707                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2708         else
2709                 inactive_ratio = 1;
2710
2711         return inactive * inactive_ratio < active;
2712 }
2713
2714 enum scan_balance {
2715         SCAN_EQUAL,
2716         SCAN_FRACT,
2717         SCAN_ANON,
2718         SCAN_FILE,
2719 };
2720
2721 /*
2722  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2723  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2724  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2725  * onto the active list instead of evict.
2726  *
2727  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2728  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2729  */
2730 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2731                            unsigned long *nr)
2732 {
2733         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2734         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2735         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2736         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2737         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2738         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2739         enum scan_balance scan_balance;
2740         unsigned long ap, fp;
2741         enum lru_list lru;
2742
2743         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2744         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2745                 scan_balance = SCAN_FILE;
2746                 goto out;
2747         }
2748
2749         /*
2750          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2751          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2752          * disable swapping for individual groups completely when
2753          * using the memory controller's swap limit feature would be
2754          * too expensive.
2755          */
2756         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2757                 scan_balance = SCAN_FILE;
2758                 goto out;
2759         }
2760
2761         /*
2762          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2763          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2764          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2765          */
2766         if (!sc->priority && swappiness) {
2767                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2768                 goto out;
2769         }
2770
2771         /*
2772          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2773          */
2774         if (sc->file_is_tiny) {
2775                 scan_balance = SCAN_ANON;
2776                 goto out;
2777         }
2778
2779         /*
2780          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2781          * anything from the anonymous working right now.
2782          */
2783         if (sc->cache_trim_mode) {
2784                 scan_balance = SCAN_FILE;
2785                 goto out;
2786         }
2787
2788         scan_balance = SCAN_FRACT;
2789         /*
2790          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2791          *
2792          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2793          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2794          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2795          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2796          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2797          *
2798          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2799          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2800          * applied, before swappiness.
2801          *
2802          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2803          */
2804         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2805         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2806         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2807         total_cost = anon_cost + file_cost;
2808
2809         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2810         ap /= anon_cost + 1;
2811
2812         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2813         fp /= file_cost + 1;
2814
2815         fraction[0] = ap;
2816         fraction[1] = fp;
2817         denominator = ap + fp;
2818 out:
2819         for_each_evictable_lru(lru) {
2820                 int file = is_file_lru(lru);
2821                 unsigned long lruvec_size;
2822                 unsigned long low, min;
2823                 unsigned long scan;
2824
2825                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2826                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2827                                       &min, &low);
2828
2829                 if (min || low) {
2830                         /*
2831                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2832                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2833                          * setting.
2834                          *
2835                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2836                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2837                          * approach the memory protection threshold, to totally
2838                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2839                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2840                          * also means we simply get no protection at all if we
2841                          * set it too low, which is not ideal.
2842                          *
2843                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2844                          * pressure by how much of the total memory used is
2845                          * within protection thresholds.
2846                          *
2847                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2848                          * we skip over all groups that are within their low
2849                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2850                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2851                          * the best-effort low protection. However, we still
2852                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2853                          * that case instead of simply punishing them all
2854                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2855                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2856                          * again by how much of the total memory used is under
2857                          * hard protection.
2858                          */
2859                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2860                         unsigned long protection;
2861
2862                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2863                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2864                                 protection = low;
2865                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2866                         } else {
2867                                 protection = min;
2868                         }
2869
2870                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2871                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2872
2873                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2874                                 (cgroup_size + 1);
2875
2876                         /*
2877                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2878                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2879                          * sc->priority further than desirable.
2880                          */
2881                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2882                 } else {
2883                         scan = lruvec_size;
2884                 }
2885
2886                 scan >>= sc->priority;
2887
2888                 /*
2889                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2890                  * scrape out the remaining cache.
2891                  */
2892                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2893                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2894
2895                 switch (scan_balance) {
2896                 case SCAN_EQUAL:
2897                         /* Scan lists relative to size */
2898                         break;
2899                 case SCAN_FRACT:
2900                         /*
2901                          * Scan types proportional to swappiness and
2902                          * their relative recent reclaim efficiency.
2903                          * Make sure we don't miss the last page on
2904                          * the offlined memory cgroups because of a
2905                          * round-off error.
2906                          */
2907                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2908                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2909                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2910                                                   denominator);
2911                         break;
2912                 case SCAN_FILE:
2913                 case SCAN_ANON:
2914                         /* Scan one type exclusively */
2915                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2916                                 scan = 0;
2917                         break;
2918                 default:
2919                         /* Look ma, no brain */
2920                         BUG();
2921                 }
2922
2923                 nr[lru] = scan;
2924         }
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2929  * ultimately no way to reclaim the memory.
2930  */
2931 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2932                                struct scan_control *sc)
2933 {
2934         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2935         if (total_swap_pages > 0)
2936                 return true;
2937
2938         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2939         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2940 }
2941
2942 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2943 {
2944         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2945         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2946         unsigned long nr_to_scan;
2947         enum lru_list lru;
2948         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2949         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2950         struct blk_plug plug;
2951         bool scan_adjusted;
2952
2953         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2954
2955         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2956         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2957
2958         /*
2959          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2960          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2961          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2962          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2963          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2964          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2965          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2966          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2967          * dropped to zero at the first pass.
2968          */
2969         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2970                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2971
2972         blk_start_plug(&plug);
2973         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2974                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2975                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2976                 unsigned long nr_scanned;
2977
2978                 for_each_evictable_lru(lru) {
2979                         if (nr[lru]) {
2980                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2981                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2982
2983                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2984                                                             lruvec, sc);
2985                         }
2986                 }
2987
2988                 cond_resched();
2989
2990                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2991                         continue;
2992
2993                 /*
2994                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2995                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2996                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2997                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2998                  * proportional to the original scan target.
2999                  */
3000                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
3001                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
3002
3003                 /*
3004                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
3005                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
3006                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
3007                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
3008                  */
3009                 if (!nr_file || !nr_anon)
3010                         break;
3011
3012                 if (nr_file > nr_anon) {
3013                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
3014                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
3015                         lru = LRU_BASE;
3016                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
3017                 } else {
3018                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
3019                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
3020                         lru = LRU_FILE;
3021                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
3022                 }
3023
3024                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
3025                 nr[lru] = 0;
3026                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
3027
3028                 /*
3029                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
3030                  * scan target and the percentage scanning already complete
3031                  */
3032                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
3033                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
3034                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
3035                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
3036
3037                 lru += LRU_ACTIVE;
3038                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
3039                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
3040                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
3041
3042                 scan_adjusted = true;
3043         }
3044         blk_finish_plug(&plug);
3045         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
3046
3047         /*
3048          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
3049          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
3050          */
3051         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
3052             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3053                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3054                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3055 }
3056
3057 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
3058 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
3059 {
3060         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
3061                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
3062                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
3063                 return true;
3064
3065         return false;
3066 }
3067
3068 /*
3069  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
3070  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
3071  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
3072  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
3073  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
3074  */
3075 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
3076                                         unsigned long nr_reclaimed,
3077                                         struct scan_control *sc)
3078 {
3079         unsigned long pages_for_compaction;
3080         unsigned long inactive_lru_pages;
3081         int z;
3082
3083         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
3084         if (!in_reclaim_compaction(sc))
3085                 return false;
3086
3087         /*
3088          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
3089          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
3090          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
3091          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
3092          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
3093          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
3094          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
3095          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
3096          */
3097         if (!nr_reclaimed)
3098                 return false;
3099
3100         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
3101         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3102                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3103                 if (!managed_zone(zone))
3104                         continue;
3105
3106                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
3107                 case COMPACT_SUCCESS:
3108                 case COMPACT_CONTINUE:
3109                         return false;
3110                 default:
3111                         /* check next zone */
3112                         ;
3113                 }
3114         }
3115
3116         /*
3117          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
3118          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
3119          */
3120         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
3121         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3122         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3123                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3124
3125         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
3126 }
3127
3128 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3129 {
3130         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
3131         struct mem_cgroup *memcg;
3132
3133         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
3134         do {
3135                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3136                 unsigned long reclaimed;
3137                 unsigned long scanned;
3138
3139                 /*
3140                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
3141                  * aren't eligible for reclaim - either because they
3142                  * don't have any reclaimable pages, or because their
3143                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
3144                  */
3145                 cond_resched();
3146
3147                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
3148
3149                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
3150                         /*
3151                          * Hard protection.
3152                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
3153                          */
3154                         continue;
3155                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
3156                         /*
3157                          * Soft protection.
3158                          * Respect the protection only as long as
3159                          * there is an unprotected supply
3160                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3161                          */
3162                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3163                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3164                                 continue;
3165                         }
3166                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3167                 }
3168
3169                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3170                 scanned = sc->nr_scanned;
3171
3172                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3173
3174                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3175                             sc->priority);
3176
3177                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3178                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3179                            sc->nr_scanned - scanned,
3180                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3181
3182         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3183 }
3184
3185 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3186 {
3187         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3188         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3189         struct lruvec *target_lruvec;
3190         bool reclaimable = false;
3191         unsigned long file;
3192
3193         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3194
3195 again:
3196         /*
3197          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3198          * lruvec stats for heuristics.
3199          */
3200         mem_cgroup_flush_stats();
3201
3202         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3203
3204         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3205         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3206
3207         /*
3208          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3209          */
3210         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3211         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3212         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3213         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3214
3215         /*
3216          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3217          * and file LRU lists.
3218          */
3219         if (!sc->force_deactivate) {
3220                 unsigned long refaults;
3221
3222                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3223                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3224                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3225                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3226                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3227                 else
3228                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3229
3230                 /*
3231                  * When refaults are being observed, it means a new
3232                  * workingset is being established. Deactivate to get
3233                  * rid of any stale active pages quickly.
3234                  */
3235                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3236                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3237                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3238                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3239                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3240                 else
3241                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3242         } else
3243                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3244
3245         /*
3246          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3247          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3248          * anonymous pages.
3249          */
3250         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3251         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3252                 sc->cache_trim_mode = 1;
3253         else
3254                 sc->cache_trim_mode = 0;
3255
3256         /*
3257          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3258          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3259          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3260          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3261          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3262          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3263          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3264          */
3265         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3266                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3267                 unsigned long free, anon;
3268                 int z;
3269
3270                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3271                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3272                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3273
3274                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3275                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3276                         if (!managed_zone(zone))
3277                                 continue;
3278
3279                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3280                 }
3281
3282                 /*
3283                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3284                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3285                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3286                  */
3287                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3288
3289                 sc->file_is_tiny =
3290                         file + free <= total_high_wmark &&
3291                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3292                         anon >> sc->priority;
3293         }
3294
3295         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3296
3297         if (reclaim_state) {
3298                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3299                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3300         }
3301
3302         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3303         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3304                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3305                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3306
3307         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3308                 reclaimable = true;
3309
3310         if (current_is_kswapd()) {
3311                 /*
3312                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3313                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3314                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3315                  * global limits are not being effective at throttling
3316                  * processes due to the page distribution throughout
3317                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3318                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3319                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3320                  * the dirtying process is throttled in the same way
3321                  * balance_dirty_pages() manages.
3322                  *
3323                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3324                  * count the number of pages under pages flagged for
3325                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3326                  * in the nr_immediate check below.
3327                  */
3328                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3329                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3330
3331                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3332                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3333                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3334
3335                 /*
3336                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3337                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3338                  * implies that pages are cycling through the LRU
3339                  * faster than they are written so forcibly stall
3340                  * until some pages complete writeback.
3341                  */
3342                 if (sc->nr.immediate)
3343                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3344         }
3345
3346         /*
3347          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
3348          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
3349          *
3350          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3351          * stalling in reclaim_throttle().
3352          */
3353         if ((current_is_kswapd() ||
3354              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3355             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3356                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3357
3358         /*
3359          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
3360          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
3361          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3362          * the LRU too quickly.
3363          */
3364         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3365             !sc->hibernation_mode &&
3366             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3367                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
3368
3369         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3370                                     sc))
3371                 goto again;
3372
3373         /*
3374          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3375          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3376          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3377          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3378          */
3379         if (reclaimable)
3380                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3381 }
3382
3383 /*
3384  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3385  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3386  * should reclaim first.
3387  */
3388 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3389 {
3390         unsigned long watermark;
3391         enum compact_result suitable;
3392
3393         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3394         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3395                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3396                 return true;
3397         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3398                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3399                 return false;
3400
3401         /*
3402          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3403          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3404          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3405          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3406          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3407          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3408          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3409          */
3410         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3411
3412         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3413 }
3414
3415 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3416 {
3417         /*
3418          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
3419          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
3420          */
3421         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
3422                 wait_queue_head_t *wqh;
3423
3424                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
3425                 if (waitqueue_active(wqh))
3426                         wake_up(wqh);
3427
3428                 return;
3429         }
3430
3431         /*
3432          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
3433          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
3434          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
3435          * LRU.
3436          */
3437         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
3438                 return;
3439
3440         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
3441         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
3442                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
3443 }
3444
3445 /*
3446  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3447  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3448  * request.
3449  *
3450  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3451  * scan then give up on it.
3452  */
3453 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3454 {
3455         struct zoneref *z;
3456         struct zone *zone;
3457         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3458         unsigned long nr_soft_scanned;
3459         gfp_t orig_mask;
3460         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3461         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
3462
3463         /*
3464          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3465          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3466          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3467          */
3468         orig_mask = sc->gfp_mask;
3469         if (buffer_heads_over_limit) {
3470                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3471                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3472         }
3473
3474         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3475                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3476                 /*
3477                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3478                  * to global LRU.
3479                  */
3480                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3481                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3482                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3483                                 continue;
3484
3485                         /*
3486                          * If we already have plenty of memory free for
3487                          * compaction in this zone, don't free any more.
3488                          * Even though compaction is invoked for any
3489                          * non-zero order, only frequent costly order
3490                          * reclamation is disruptive enough to become a
3491                          * noticeable problem, like transparent huge
3492                          * page allocations.
3493                          */
3494                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3495                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3496                             compaction_ready(zone, sc)) {
3497                                 sc->compaction_ready = true;
3498                                 continue;
3499                         }
3500
3501                         /*
3502                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3503                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3504                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3505                          * the user prefers lower zones being preserved.
3506                          */
3507                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3508                                 continue;
3509
3510                         /*
3511                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3512                          * and returns the number of reclaimed pages and
3513                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3514                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3515                          */
3516                         nr_soft_scanned = 0;
3517                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3518                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3519                                                 &nr_soft_scanned);
3520                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3521                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3522                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3523                 }
3524
3525                 if (!first_pgdat)
3526                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
3527
3528                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3529                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3530                         continue;
3531                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3532                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3533         }
3534
3535         if (first_pgdat)
3536                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
3537
3538         /*
3539          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3540          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3541          */
3542         sc->gfp_mask = orig_mask;
3543 }
3544
3545 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3546 {
3547         struct lruvec *target_lruvec;
3548         unsigned long refaults;
3549
3550         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3551         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3552         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3553         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3554         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3555 }
3556
3557 /*
3558  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3559  *
3560  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3561  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3562  *
3563  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3564  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3565  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3566  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3567  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3568  * work, and the allocation attempt will fail.
3569  *
3570  * returns:     0, if no pages reclaimed
3571  *              else, the number of pages reclaimed
3572  */
3573 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3574                                           struct scan_control *sc)
3575 {
3576         int initial_priority = sc->priority;
3577         pg_data_t *last_pgdat;
3578         struct zoneref *z;
3579         struct zone *zone;
3580 retry:
3581         delayacct_freepages_start();
3582
3583         if (!cgroup_reclaim(sc))
3584                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3585
3586         do {
3587                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3588                                 sc->priority);
3589                 sc->nr_scanned = 0;
3590                 shrink_zones(zonelist, sc);
3591
3592                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3593                         break;
3594
3595                 if (sc->compaction_ready)
3596                         break;
3597
3598                 /*
3599                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3600                  * writepage even in laptop mode.
3601                  */
3602                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3603                         sc->may_writepage = 1;
3604         } while (--sc->priority >= 0);
3605
3606         last_pgdat = NULL;
3607         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3608                                         sc->nodemask) {
3609                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3610                         continue;
3611                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3612
3613                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3614
3615                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3616                         struct lruvec *lruvec;
3617
3618                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3619                                                    zone->zone_pgdat);
3620                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3621                 }
3622         }
3623
3624         delayacct_freepages_end();
3625
3626         if (sc->nr_reclaimed)
3627                 return sc->nr_reclaimed;
3628
3629         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3630         if (sc->compaction_ready)
3631                 return 1;
3632
3633         /*
3634          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3635          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3636          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3637          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3638          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3639          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3640          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3641          */
3642         if (sc->skipped_deactivate) {
3643                 sc->priority = initial_priority;
3644                 sc->force_deactivate = 1;
3645                 sc->skipped_deactivate = 0;
3646                 goto retry;
3647         }
3648
3649         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3650         if (sc->memcg_low_skipped) {
3651                 sc->priority = initial_priority;
3652                 sc->force_deactivate = 0;
3653                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3654                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3655                 goto retry;
3656         }
3657
3658         return 0;
3659 }
3660
3661 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3662 {
3663         struct zone *zone;
3664         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3665         unsigned long free_pages = 0;
3666         int i;
3667         bool wmark_ok;
3668
3669         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3670                 return true;
3671
3672         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3673                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3674                 if (!managed_zone(zone))
3675                         continue;
3676
3677                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3678                         continue;
3679
3680                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3681                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3682         }
3683
3684         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3685         if (!pfmemalloc_reserve)
3686                 return true;
3687
3688         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3689
3690         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3691         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3692                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3693                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3694
3695                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3696         }
3697
3698         return wmark_ok;
3699 }
3700
3701 /*
3702  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3703  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3704  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3705  * when the low watermark is reached.
3706  *
3707  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3708  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3709  */
3710 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3711                                         nodemask_t *nodemask)
3712 {
3713         struct zoneref *z;
3714         struct zone *zone;
3715         pg_data_t *pgdat = NULL;
3716
3717         /*
3718          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3719          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3720          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3721          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3722          * processes to block on log_wait_commit().
3723          */
3724         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3725                 goto out;
3726
3727         /*
3728          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3729          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3730          */
3731         if (fatal_signal_pending(current))
3732                 goto out;
3733
3734         /*
3735          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3736          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3737          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3738          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3739          *
3740          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3741          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3742          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3743          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3744          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3745          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3746          * should make reasonable progress.
3747          */
3748         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3749                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3750                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3751                         continue;
3752
3753                 /* Throttle based on the first usable node */
3754                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3755                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3756                         goto out;
3757                 break;
3758         }
3759
3760         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3761         if (!pgdat)
3762                 goto out;
3763
3764         /* Account for the throttling */
3765         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3766
3767         /*
3768          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3769          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3770          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3771          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3772          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3773          * second before continuing.
3774          */
3775         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3776                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3777                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3778         else
3779                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3780                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3781                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3782
3783         if (fatal_signal_pending(current))
3784                 return true;
3785
3786 out:
3787         return false;
3788 }
3789
3790 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3791                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3792 {
3793         unsigned long nr_reclaimed;
3794         struct scan_control sc = {
3795                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3796                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3797                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3798                 .order = order,
3799                 .nodemask = nodemask,
3800                 .priority = DEF_PRIORITY,
3801                 .may_writepage = !laptop_mode,
3802                 .may_unmap = 1,
3803                 .may_swap = 1,
3804         };
3805
3806         /*
3807          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3808          * Confirm they are large enough for max values.
3809          */
3810         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3811         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3812         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3813
3814         /*
3815          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3816          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3817          * point.
3818          */
3819         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3820                 return 1;
3821
3822         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3823         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3824
3825         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3826
3827         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3828         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3829
3830         return nr_reclaimed;
3831 }
3832
3833 #ifdef CONFIG_MEMCG
3834
3835 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3836 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3837                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3838                                                 pg_data_t *pgdat,
3839                                                 unsigned long *nr_scanned)
3840 {
3841         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3842         struct scan_control sc = {
3843                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3844                 .target_mem_cgroup = memcg,
3845                 .may_writepage = !laptop_mode,
3846                 .may_unmap = 1,
3847                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3848                 .may_swap = !noswap,
3849         };
3850
3851         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3852
3853         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3854                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3855
3856         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3857                                                       sc.gfp_mask);
3858
3859         /*
3860          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3861          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3862          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3863          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3864          * the priority and make it zero.
3865          */
3866         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3867
3868         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3869
3870         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3871
3872         return sc.nr_reclaimed;
3873 }
3874
3875 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3876                                            unsigned long nr_pages,
3877                                            gfp_t gfp_mask,
3878                                            bool may_swap)
3879 {
3880         unsigned long nr_reclaimed;
3881         unsigned int noreclaim_flag;
3882         struct scan_control sc = {
3883                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3884                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3885                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3886                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3887                 .target_mem_cgroup = memcg,
3888                 .priority = DEF_PRIORITY,
3889                 .may_writepage = !laptop_mode,
3890                 .may_unmap = 1,
3891                 .may_swap = may_swap,
3892         };
3893         /*
3894          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3895          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3896          * the reclaim does not bail out early.
3897          */
3898         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3899
3900         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3901         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3902         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3903
3904         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3905
3906         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3907         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3908         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3909
3910         return nr_reclaimed;
3911 }
3912 #endif
3913
3914 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3915                                 struct scan_control *sc)
3916 {
3917         struct mem_cgroup *memcg;
3918         struct lruvec *lruvec;
3919
3920         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3921                 return;
3922
3923         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3924         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3925                 return;
3926
3927         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3928         do {
3929                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3930                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3931                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3932                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3933         } while (memcg);
3934 }
3935
3936 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3937 {
3938         int i;
3939         struct zone *zone;
3940
3941         /*
3942          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3943          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3944          * should not be checked at the same time as reclaim would
3945          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3946          * zone is balanced.
3947          */
3948         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3949                 zone = pgdat->node_zones + i;
3950                 if (!managed_zone(zone))
3951                         continue;
3952
3953                 if (zone->watermark_boost)
3954                         return true;
3955         }
3956
3957         return false;
3958 }
3959
3960 /*
3961  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3962  * and highest_zoneidx
3963  */
3964 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3965 {
3966         int i;
3967         unsigned long mark = -1;
3968         struct zone *zone;
3969
3970         /*
3971          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3972          * meet watermarks.
3973          */
3974         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3975                 zone = pgdat->node_zones + i;
3976
3977                 if (!managed_zone(zone))
3978                         continue;
3979
3980                 mark = high_wmark_pages(zone);
3981                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3982                         return true;
3983         }
3984
3985         /*
3986          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3987          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3988          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3989          */
3990         if (mark == -1)
3991                 return true;
3992
3993         return false;
3994 }
3995
3996 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3997 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3998 {
3999         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
4000
4001         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
4002         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
4003         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
4004 }
4005
4006 /*
4007  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
4008  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
4009  *
4010  * Returns true if kswapd is ready to sleep
4011  */
4012 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
4013                                 int highest_zoneidx)
4014 {
4015         /*
4016          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
4017          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
4018          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
4019          * throttled. There is also a potential race if processes get
4020          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
4021          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
4022          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
4023          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
4024          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
4025          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
4026          * that here we are under prepare_to_wait().
4027          */
4028         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
4029                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4030
4031         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
4032         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
4033                 return true;
4034
4035         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
4036                 clear_pgdat_congested(pgdat);
4037                 return true;
4038         }
4039
4040         return false;
4041 }
4042
4043 /*
4044  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
4045  * zone that is currently unbalanced.
4046  *
4047  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
4048  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
4049  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
4050  */
4051 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
4052                                struct scan_control *sc)
4053 {
4054         struct zone *zone;
4055         int z;
4056
4057         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
4058         sc->nr_to_reclaim = 0;
4059         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
4060                 zone = pgdat->node_zones + z;
4061                 if (!managed_zone(zone))
4062                         continue;
4063
4064                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
4065         }
4066
4067         /*
4068          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
4069          * now pressure is applied based on node LRU order.
4070          */
4071         shrink_node(pgdat, sc);
4072
4073         /*
4074          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
4075          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
4076          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
4077          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
4078          * can direct reclaim/compact.
4079          */
4080         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
4081                 sc->order = 0;
4082
4083         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
4084 }
4085
4086 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
4087 static inline void
4088 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
4089 {
4090         int i;
4091         struct zone *zone;
4092
4093         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4094                 zone = pgdat->node_zones + i;
4095
4096                 if (!managed_zone(zone))
4097                         continue;
4098
4099                 if (active)
4100                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4101                 else
4102                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4103         }
4104 }
4105
4106 static inline void
4107 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4108 {
4109         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
4110 }
4111
4112 static inline void
4113 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4114 {
4115         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
4116 }
4117
4118 /*
4119  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
4120  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
4121  * balanced.
4122  *
4123  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
4124  *
4125  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
4126  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
4127  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
4128  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
4129  * balanced.
4130  */
4131 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
4132 {
4133         int i;
4134         unsigned long nr_soft_reclaimed;
4135         unsigned long nr_soft_scanned;
4136         unsigned long pflags;
4137         unsigned long nr_boost_reclaim;
4138         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
4139         bool boosted;
4140         struct zone *zone;
4141         struct scan_control sc = {
4142                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
4143                 .order = order,
4144                 .may_unmap = 1,
4145         };
4146
4147         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4148         psi_memstall_enter(&pflags);
4149         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4150
4151         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
4152
4153         /*
4154          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
4155          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
4156          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
4157          */
4158         nr_boost_reclaim = 0;
4159         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4160                 zone = pgdat->node_zones + i;
4161                 if (!managed_zone(zone))
4162                         continue;
4163
4164                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
4165                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
4166         }
4167         boosted = nr_boost_reclaim;
4168
4169 restart:
4170         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4171         sc.priority = DEF_PRIORITY;
4172         do {
4173                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
4174                 bool raise_priority = true;
4175                 bool balanced;
4176                 bool ret;
4177
4178                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
4179
4180                 /*
4181                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
4182                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
4183                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
4184                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
4185                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
4186                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
4187                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
4188                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
4189                  */
4190                 if (buffer_heads_over_limit) {
4191                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4192                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4193                                 if (!managed_zone(zone))
4194                                         continue;
4195
4196                                 sc.reclaim_idx = i;
4197                                 break;
4198                         }
4199                 }
4200
4201                 /*
4202                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4203                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4204                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4205                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4206                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4207                  */
4208                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4209                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4210                         nr_boost_reclaim = 0;
4211                         goto restart;
4212                 }
4213
4214                 /*
4215                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4216                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4217                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4218                  */
4219                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4220                         goto out;
4221
4222                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4223                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4224                         raise_priority = false;
4225
4226                 /*
4227                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4228                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4229                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4230                  * reclaim will be aborted.
4231                  */
4232                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4233                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4234
4235                 /*
4236                  * Do some background aging of the anon list, to give
4237                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4238                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4239                  * about consistent aging.
4240                  */
4241                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4242
4243                 /*
4244                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4245                  * even in laptop mode.
4246                  */
4247                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4248                         sc.may_writepage = 1;
4249
4250                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4251                 sc.nr_scanned = 0;
4252                 nr_soft_scanned = 0;
4253                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4254                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4255                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4256
4257                 /*
4258                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4259                  * enough pages are already being scanned that that high
4260                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4261                  */
4262                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4263                         raise_priority = false;
4264
4265                 /*
4266                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4267                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4268                  * able to safely make forward progress. Wake them
4269                  */
4270                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4271                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4272                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4273
4274                 /* Check if kswapd should be suspending */
4275                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4276                 ret = try_to_freeze();
4277                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4278                 if (ret || kthread_should_stop())
4279                         break;
4280
4281                 /*
4282                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4283                  * progress in reclaiming pages
4284                  */
4285                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4286                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4287
4288                 /*
4289                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4290                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4291                  * extreme circumstances.
4292                  */
4293                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4294                         break;
4295
4296                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4297                         sc.priority--;
4298         } while (sc.priority >= 1);
4299
4300         if (!sc.nr_reclaimed)
4301                 pgdat->kswapd_failures++;
4302
4303 out:
4304         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4305
4306         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4307         if (boosted) {
4308                 unsigned long flags;
4309
4310                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4311                         if (!zone_boosts[i])
4312                                 continue;
4313
4314                         /* Increments are under the zone lock */
4315                         zone = pgdat->node_zones + i;
4316                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4317                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4318                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4319                 }
4320
4321                 /*
4322                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4323                  * pageblocks.
4324                  */
4325                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4326         }
4327
4328         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4329         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4330         psi_memstall_leave(&pflags);
4331         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4332
4333         /*
4334          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4335          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4336          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4337          * remain at the higher level.
4338          */
4339         return sc.order;
4340 }
4341
4342 /*
4343  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4344  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4345  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4346  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4347  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4348  */
4349 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4350                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4351 {
4352         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4353
4354         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4355 }
4356
4357 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4358                                 unsigned int highest_zoneidx)
4359 {
4360         long remaining = 0;
4361         DEFINE_WAIT(wait);
4362
4363         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4364                 return;
4365
4366         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4367
4368         /*
4369          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4370          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4371          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4372          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4373          * succeed.
4374          */
4375         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4376                 /*
4377                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4378                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4379                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4380                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4381                  */
4382                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4383
4384                 /*
4385                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4386                  * allocation of the requested order possible.
4387                  */
4388                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4389
4390                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4391
4392                 /*
4393                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4394                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4395                  * the previous request that slept prematurely.
4396                  */
4397                 if (remaining) {
4398                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4399                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4400                                                         highest_zoneidx));
4401
4402                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4403                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4404                 }
4405
4406                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4407                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4408         }
4409
4410         /*
4411          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4412          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4413          */
4414         if (!remaining &&
4415             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4416                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4417
4418                 /*
4419                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4420                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4421                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4422                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4423                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4424                  * them before going back to sleep.
4425                  */
4426                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4427
4428                 if (!kthread_should_stop())
4429                         schedule();
4430
4431                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4432         } else {
4433                 if (remaining)
4434                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4435                 else
4436                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4437         }
4438         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4439 }
4440
4441 /*
4442  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4443  * from the init process.
4444  *
4445  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4446  * free memory available even if there is no other activity
4447  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4448  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4449  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4450  *
4451  * If there are applications that are active memory-allocators
4452  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4453  */
4454 static int kswapd(void *p)
4455 {
4456         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4457         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4458         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4459         struct task_struct *tsk = current;
4460         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4461
4462         if (!cpumask_empty(cpumask))
4463                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4464
4465         /*
4466          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4467          * and that if we need more memory we should get access to it
4468          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4469          * never get caught in the normal page freeing logic.
4470          *
4471          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4472          * you need a small amount of memory in order to be able to
4473          * page out something else, and this flag essentially protects
4474          * us from recursively trying to free more memory as we're
4475          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4476          */
4477         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4478         set_freezable();
4479
4480         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4481         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4482         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
4483         for ( ; ; ) {
4484                 bool ret;
4485
4486                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4487                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4488                                                         highest_zoneidx);
4489
4490 kswapd_try_sleep:
4491                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4492                                         highest_zoneidx);
4493
4494                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4495                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4496                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4497                                                         highest_zoneidx);
4498                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4499                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4500
4501                 ret = try_to_freeze();
4502                 if (kthread_should_stop())
4503                         break;
4504
4505                 /*
4506                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4507                  * after returning from the refrigerator
4508                  */
4509                 if (ret)
4510                         continue;
4511
4512                 /*
4513                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4514                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4515                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4516                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4517                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4518                  * request (alloc_order).
4519                  */
4520                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4521                                                 alloc_order);
4522                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4523                                                 highest_zoneidx);
4524                 if (reclaim_order < alloc_order)
4525                         goto kswapd_try_sleep;
4526         }
4527
4528         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4529
4530         return 0;
4531 }
4532
4533 /*
4534  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4535  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4536  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4537  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4538  * needed.
4539  */
4540 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4541                    enum zone_type highest_zoneidx)
4542 {
4543         pg_data_t *pgdat;
4544         enum zone_type curr_idx;
4545
4546         if (!managed_zone(zone))
4547                 return;
4548
4549         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4550                 return;
4551
4552         pgdat = zone->zone_pgdat;
4553         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4554
4555         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4556                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4557
4558         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4559                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4560
4561         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4562                 return;
4563
4564         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4565         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4566             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4567              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4568                 /*
4569                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4570                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4571                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4572                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4573                  * ratelimit its work.
4574                  */
4575                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4576                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4577                 return;
4578         }
4579
4580         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4581                                       gfp_flags);
4582         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4583 }
4584
4585 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4586 /*
4587  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4588  * freed pages.
4589  *
4590  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4591  * LRU order by reclaiming preferentially
4592  * inactive > active > active referenced > active mapped
4593  */
4594 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4595 {
4596         struct scan_control sc = {
4597                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4598                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4599                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4600                 .priority = DEF_PRIORITY,
4601                 .may_writepage = 1,
4602                 .may_unmap = 1,
4603                 .may_swap = 1,
4604                 .hibernation_mode = 1,
4605         };
4606         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4607         unsigned long nr_reclaimed;
4608         unsigned int noreclaim_flag;
4609
4610         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4611         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4612         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4613
4614         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4615
4616         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4617         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4618         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4619
4620         return nr_reclaimed;
4621 }
4622 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4623
4624 /*
4625  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4626  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4627  */
4628 void kswapd_run(int nid)
4629 {
4630         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4631
4632         if (pgdat->kswapd)
4633                 return;
4634
4635         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4636         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4637                 /* failure at boot is fatal */
4638                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4639                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4640                 pgdat->kswapd = NULL;
4641         }
4642 }
4643
4644 /*
4645  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4646  * hold mem_hotplug_begin/end().
4647  */
4648 void kswapd_stop(int nid)
4649 {
4650         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4651
4652         if (kswapd) {
4653                 kthread_stop(kswapd);
4654                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4655         }
4656 }
4657
4658 static int __init kswapd_init(void)
4659 {
4660         int nid;
4661
4662         swap_setup();
4663         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4664                 kswapd_run(nid);
4665         return 0;
4666 }
4667
4668 module_init(kswapd_init)
4669
4670 #ifdef CONFIG_NUMA
4671 /*
4672  * Node reclaim mode
4673  *
4674  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4675  * the watermarks.
4676  */
4677 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4678
4679 /*
4680  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4681  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4682  * a zone.
4683  */
4684 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4685
4686 /*
4687  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4688  * occur.
4689  */
4690 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4691
4692 /*
4693  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4694  * slab reclaim needs to occur.
4695  */
4696 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4697
4698 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4699 {
4700         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4701         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4702                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4703
4704         /*
4705          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4706          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4707          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4708          */
4709         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4710 }
4711
4712 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4713 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4714 {
4715         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4716         unsigned long delta = 0;
4717
4718         /*
4719          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4720          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4721          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4722          * a better estimate
4723          */
4724         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4725                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4726         else
4727                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4728
4729         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4730         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4731                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4732
4733         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4734         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4735                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4736
4737         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4738 }
4739
4740 /*
4741  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4742  */
4743 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4744 {
4745         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4746         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4747         struct task_struct *p = current;
4748         unsigned int noreclaim_flag;
4749         struct scan_control sc = {
4750                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4751                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4752                 .order = order,
4753                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4754                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4755                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4756                 .may_swap = 1,
4757                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4758         };
4759         unsigned long pflags;
4760
4761         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4762                                            sc.gfp_mask);
4763
4764         cond_resched();
4765         psi_memstall_enter(&pflags);
4766         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4767         /*
4768          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4769          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4770          * and RECLAIM_UNMAP.
4771          */
4772         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4773         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4774         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4775
4776         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4777                 /*
4778                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4779                  * priorities until we have enough memory freed.
4780                  */
4781                 do {
4782                         shrink_node(pgdat, &sc);
4783                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4784         }
4785
4786         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4787         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4788         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4789         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4790         psi_memstall_leave(&pflags);
4791
4792         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4793
4794         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4795 }
4796
4797 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4798 {
4799         int ret;
4800
4801         /*
4802          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4803          * slab pages if we are over the defined limits.
4804          *
4805          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4806          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4807          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4808          * if less than a specified percentage of the node is used by
4809          * unmapped file backed pages.
4810          */
4811         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4812             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4813             pgdat->min_slab_pages)
4814                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4815
4816         /*
4817          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4818          */
4819         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4820                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4821
4822         /*
4823          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4824          * have associated processors. This will favor the local processor
4825          * over remote processors and spread off node memory allocations
4826          * as wide as possible.
4827          */
4828         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4829                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4830
4831         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4832                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4833
4834         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4835         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4836
4837         if (!ret)
4838                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4839
4840         return ret;
4841 }
4842 #endif
4843
4844 /**
4845  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4846  * appropriate zone lru list
4847  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4848  *
4849  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4850  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4851  * should be only used for lru pages.
4852  */
4853 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4854 {
4855         struct lruvec *lruvec = NULL;
4856         int pgscanned = 0;
4857         int pgrescued = 0;
4858         int i;
4859
4860         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4861                 struct page *page = pvec->pages[i];
4862                 struct folio *folio = page_folio(page);
4863                 int nr_pages;
4864
4865                 if (PageTransTail(page))
4866                         continue;
4867
4868                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4869                 pgscanned += nr_pages;
4870
4871                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4872                 if (!TestClearPageLRU(page))
4873                         continue;
4874
4875                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
4876                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4877                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4878                         ClearPageUnevictable(page);
4879                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4880                         pgrescued += nr_pages;
4881                 }
4882                 SetPageLRU(page);
4883         }
4884
4885         if (lruvec) {
4886                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4887                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4888                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4889         } else if (pgscanned) {
4890                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4891         }
4892 }
4893 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);