OSDN Git Service

memcg: add per cgroup dirty page accounting
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/balloon_compaction.h>
55
56 #include "internal.h"
57
58 #define CREATE_TRACE_POINTS
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct scan_control {
62         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
63         unsigned long nr_to_reclaim;
64
65         /* This context's GFP mask */
66         gfp_t gfp_mask;
67
68         /* Allocation order */
69         int order;
70
71         /*
72          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
73          * are scanned.
74          */
75         nodemask_t      *nodemask;
76
77         /*
78          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
79          * primary target of this reclaim invocation.
80          */
81         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
82
83         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
84         int priority;
85
86         unsigned int may_writepage:1;
87
88         /* Can mapped pages be reclaimed? */
89         unsigned int may_unmap:1;
90
91         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
92         unsigned int may_swap:1;
93
94         /* Can cgroups be reclaimed below their normal consumption range? */
95         unsigned int may_thrash:1;
96
97         unsigned int hibernation_mode:1;
98
99         /* One of the zones is ready for compaction */
100         unsigned int compaction_ready:1;
101
102         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
103         unsigned long nr_scanned;
104
105         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
106         unsigned long nr_reclaimed;
107 };
108
109 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
110
111 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
112 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
113         do {                                                            \
114                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
115                         struct page *prev;                              \
116                                                                         \
117                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
118                         prefetch(&prev->_field);                        \
119                 }                                                       \
120         } while (0)
121 #else
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
123 #endif
124
125 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
126 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
127         do {                                                            \
128                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
129                         struct page *prev;                              \
130                                                                         \
131                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
132                         prefetchw(&prev->_field);                       \
133                 }                                                       \
134         } while (0)
135 #else
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
137 #endif
138
139 /*
140  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
141  */
142 int vm_swappiness = 60;
143 /*
144  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
145  * zones.
146  */
147 unsigned long vm_total_pages;
148
149 static LIST_HEAD(shrinker_list);
150 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
151
152 #ifdef CONFIG_MEMCG
153 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
154 {
155         return !sc->target_mem_cgroup;
156 }
157 #else
158 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
159 {
160         return true;
161 }
162 #endif
163
164 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
165 {
166         int nr;
167
168         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
169              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
170
171         if (get_nr_swap_pages() > 0)
172                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
173                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
174
175         return nr;
176 }
177
178 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
179 {
180         return zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED) <
181                 zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
182 }
183
184 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
185 {
186         if (!mem_cgroup_disabled())
187                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
188
189         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
190 }
191
192 /*
193  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
194  */
195 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
198
199         /*
200          * If we only have one possible node in the system anyway, save
201          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
202          * will save memory and some small loop time later.
203          */
204         if (nr_node_ids == 1)
205                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
206
207         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
208                 size *= nr_node_ids;
209
210         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
211         if (!shrinker->nr_deferred)
212                 return -ENOMEM;
213
214         down_write(&shrinker_rwsem);
215         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return 0;
218 }
219 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
220
221 /*
222  * Remove one
223  */
224 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
225 {
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         list_del(&shrinker->list);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229         kfree(shrinker->nr_deferred);
230 }
231 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
232
233 #define SHRINK_BATCH 128
234
235 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
236                                     struct shrinker *shrinker,
237                                     unsigned long nr_scanned,
238                                     unsigned long nr_eligible)
239 {
240         unsigned long freed = 0;
241         unsigned long long delta;
242         long total_scan;
243         long freeable;
244         long nr;
245         long new_nr;
246         int nid = shrinkctl->nid;
247         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
248                                           : SHRINK_BATCH;
249
250         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
251         if (freeable == 0)
252                 return 0;
253
254         /*
255          * copy the current shrinker scan count into a local variable
256          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
257          * don't also do this scanning work.
258          */
259         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
260
261         total_scan = nr;
262         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
263         delta *= freeable;
264         do_div(delta, nr_eligible + 1);
265         total_scan += delta;
266         if (total_scan < 0) {
267                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
268                        shrinker->scan_objects, total_scan);
269                 total_scan = freeable;
270         }
271
272         /*
273          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
274          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
275          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
276          * nr being built up so when a shrink that can do some work
277          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
278          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
279          * memory.
280          *
281          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
282          * a large delta change is calculated directly.
283          */
284         if (delta < freeable / 4)
285                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
286
287         /*
288          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
289          * never try to free more than twice the estimate number of
290          * freeable entries.
291          */
292         if (total_scan > freeable * 2)
293                 total_scan = freeable * 2;
294
295         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
296                                    nr_scanned, nr_eligible,
297                                    freeable, delta, total_scan);
298
299         /*
300          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
301          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
302          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
303          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
304          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
305          * objects spread over several slabs with usage less than the
306          * batch_size.
307          *
308          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
309          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
310          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
311          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
312          * possible.
313          */
314         while (total_scan >= batch_size ||
315                total_scan >= freeable) {
316                 unsigned long ret;
317                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
318
319                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
320                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
321                 if (ret == SHRINK_STOP)
322                         break;
323                 freed += ret;
324
325                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
326                 total_scan -= nr_to_scan;
327
328                 cond_resched();
329         }
330
331         /*
332          * move the unused scan count back into the shrinker in a
333          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
334          * scan, there is no need to do an update.
335          */
336         if (total_scan > 0)
337                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
338                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
339         else
340                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
341
342         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
343         return freed;
344 }
345
346 /**
347  * shrink_slab - shrink slab caches
348  * @gfp_mask: allocation context
349  * @nid: node whose slab caches to target
350  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
351  * @nr_scanned: pressure numerator
352  * @nr_eligible: pressure denominator
353  *
354  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
355  *
356  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
357  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
358  *
359  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
360  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
361  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise all shrinkers
362  * are called, and memcg aware shrinkers are supposed to scan the
363  * global list then.
364  *
365  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
366  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
367  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
368  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
369  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
370  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
371  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
372  *
373  * Returns the number of reclaimed slab objects.
374  */
375 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
376                                  struct mem_cgroup *memcg,
377                                  unsigned long nr_scanned,
378                                  unsigned long nr_eligible)
379 {
380         struct shrinker *shrinker;
381         unsigned long freed = 0;
382
383         if (memcg && !memcg_kmem_is_active(memcg))
384                 return 0;
385
386         if (nr_scanned == 0)
387                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
388
389         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
390                 /*
391                  * If we would return 0, our callers would understand that we
392                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
393                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
394                  * time.
395                  */
396                 freed = 1;
397                 goto out;
398         }
399
400         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
401                 struct shrink_control sc = {
402                         .gfp_mask = gfp_mask,
403                         .nid = nid,
404                         .memcg = memcg,
405                 };
406
407                 if (memcg && !(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
408                         continue;
409
410                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
411                         sc.nid = 0;
412
413                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
414         }
415
416         up_read(&shrinker_rwsem);
417 out:
418         cond_resched();
419         return freed;
420 }
421
422 void drop_slab_node(int nid)
423 {
424         unsigned long freed;
425
426         do {
427                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
428
429                 freed = 0;
430                 do {
431                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
432                                              1000, 1000);
433                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
434         } while (freed > 10);
435 }
436
437 void drop_slab(void)
438 {
439         int nid;
440
441         for_each_online_node(nid)
442                 drop_slab_node(nid);
443 }
444
445 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
446 {
447         /*
448          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
449          * that isolated the page, the page cache radix tree and
450          * optional buffer heads at page->private.
451          */
452         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
453 }
454
455 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
456                               struct scan_control *sc)
457 {
458         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
459                 return 1;
460         if (!bdi_write_congested(bdi))
461                 return 1;
462         if (bdi == current->backing_dev_info)
463                 return 1;
464         return 0;
465 }
466
467 /*
468  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
469  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
470  * fsync(), msync() or close().
471  *
472  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
473  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
474  * that page is locked, the mapping is pinned.
475  *
476  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
477  * __GFP_FS.
478  */
479 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
480                                 struct page *page, int error)
481 {
482         lock_page(page);
483         if (page_mapping(page) == mapping)
484                 mapping_set_error(mapping, error);
485         unlock_page(page);
486 }
487
488 /* possible outcome of pageout() */
489 typedef enum {
490         /* failed to write page out, page is locked */
491         PAGE_KEEP,
492         /* move page to the active list, page is locked */
493         PAGE_ACTIVATE,
494         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
495         PAGE_SUCCESS,
496         /* page is clean and locked */
497         PAGE_CLEAN,
498 } pageout_t;
499
500 /*
501  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
502  * Calls ->writepage().
503  */
504 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
505                          struct scan_control *sc)
506 {
507         /*
508          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
509          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
510          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
511          * stalls if we need to run get_block().  We could test
512          * PagePrivate for that.
513          *
514          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
515          * this page's queue, we can perform writeback even if that
516          * will block.
517          *
518          * If the page is swapcache, write it back even if that would
519          * block, for some throttling. This happens by accident, because
520          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
521          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
522          */
523         if (!is_page_cache_freeable(page))
524                 return PAGE_KEEP;
525         if (!mapping) {
526                 /*
527                  * Some data journaling orphaned pages can have
528                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
529                  */
530                 if (page_has_private(page)) {
531                         if (try_to_free_buffers(page)) {
532                                 ClearPageDirty(page);
533                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
534                                 return PAGE_CLEAN;
535                         }
536                 }
537                 return PAGE_KEEP;
538         }
539         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
540                 return PAGE_ACTIVATE;
541         if (!may_write_to_queue(inode_to_bdi(mapping->host), sc))
542                 return PAGE_KEEP;
543
544         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
545                 int res;
546                 struct writeback_control wbc = {
547                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
548                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
549                         .range_start = 0,
550                         .range_end = LLONG_MAX,
551                         .for_reclaim = 1,
552                 };
553
554                 SetPageReclaim(page);
555                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
556                 if (res < 0)
557                         handle_write_error(mapping, page, res);
558                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
559                         ClearPageReclaim(page);
560                         return PAGE_ACTIVATE;
561                 }
562
563                 if (!PageWriteback(page)) {
564                         /* synchronous write or broken a_ops? */
565                         ClearPageReclaim(page);
566                 }
567                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
568                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
569                 return PAGE_SUCCESS;
570         }
571
572         return PAGE_CLEAN;
573 }
574
575 /*
576  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
577  * gets returned with a refcount of 0.
578  */
579 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
580                             bool reclaimed)
581 {
582         unsigned long flags;
583         struct mem_cgroup *memcg;
584
585         BUG_ON(!PageLocked(page));
586         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
587
588         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
589         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
590         /*
591          * The non racy check for a busy page.
592          *
593          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
594          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
595          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
596          * here, then the following race may occur:
597          *
598          * get_user_pages(&page);
599          * [user mapping goes away]
600          * write_to(page);
601          *                              !PageDirty(page)    [good]
602          * SetPageDirty(page);
603          * put_page(page);
604          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
605          *
606          * [oops, our write_to data is lost]
607          *
608          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
609          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
610          * load is not satisfied before that of page->_count.
611          *
612          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
613          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
614          */
615         if (!page_freeze_refs(page, 2))
616                 goto cannot_free;
617         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
618         if (unlikely(PageDirty(page))) {
619                 page_unfreeze_refs(page, 2);
620                 goto cannot_free;
621         }
622
623         if (PageSwapCache(page)) {
624                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
625                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
626                 __delete_from_swap_cache(page);
627                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
628                 mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
629                 swapcache_free(swap);
630         } else {
631                 void (*freepage)(struct page *);
632                 void *shadow = NULL;
633
634                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
635                 /*
636                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
637                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
638                  *
639                  * But don't store shadows in an address space that is
640                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
641                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
642                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
643                  * back.
644                  */
645                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
646                     !mapping_exiting(mapping))
647                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
648                 __delete_from_page_cache(page, shadow, memcg);
649                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
650                 mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
651
652                 if (freepage != NULL)
653                         freepage(page);
654         }
655
656         return 1;
657
658 cannot_free:
659         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
660         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
661         return 0;
662 }
663
664 /*
665  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
666  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
667  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
668  * this page.
669  */
670 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
671 {
672         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
673                 /*
674                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
675                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
676                  * atomic operation.
677                  */
678                 page_unfreeze_refs(page, 1);
679                 return 1;
680         }
681         return 0;
682 }
683
684 /**
685  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
686  * @page: page to be put back to appropriate lru list
687  *
688  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
689  * Page may still be unevictable for other reasons.
690  *
691  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
692  */
693 void putback_lru_page(struct page *page)
694 {
695         bool is_unevictable;
696         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
697
698         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
699
700 redo:
701         ClearPageUnevictable(page);
702
703         if (page_evictable(page)) {
704                 /*
705                  * For evictable pages, we can use the cache.
706                  * In event of a race, worst case is we end up with an
707                  * unevictable page on [in]active list.
708                  * We know how to handle that.
709                  */
710                 is_unevictable = false;
711                 lru_cache_add(page);
712         } else {
713                 /*
714                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
715                  * list.
716                  */
717                 is_unevictable = true;
718                 add_page_to_unevictable_list(page);
719                 /*
720                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
721                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
722                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
723                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
724                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
725                  * the page back to the evictable list.
726                  *
727                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
728                  */
729                 smp_mb();
730         }
731
732         /*
733          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
734          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
735          * check after we added it to the list, again.
736          */
737         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
738                 if (!isolate_lru_page(page)) {
739                         put_page(page);
740                         goto redo;
741                 }
742                 /* This means someone else dropped this page from LRU
743                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
744                  * nothing to do here.
745                  */
746         }
747
748         if (was_unevictable && !is_unevictable)
749                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
750         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
751                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
752
753         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
754 }
755
756 enum page_references {
757         PAGEREF_RECLAIM,
758         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
759         PAGEREF_KEEP,
760         PAGEREF_ACTIVATE,
761 };
762
763 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
764                                                   struct scan_control *sc)
765 {
766         int referenced_ptes, referenced_page;
767         unsigned long vm_flags;
768
769         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
770                                           &vm_flags);
771         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
772
773         /*
774          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
775          * move the page to the unevictable list.
776          */
777         if (vm_flags & VM_LOCKED)
778                 return PAGEREF_RECLAIM;
779
780         if (referenced_ptes) {
781                 if (PageSwapBacked(page))
782                         return PAGEREF_ACTIVATE;
783                 /*
784                  * All mapped pages start out with page table
785                  * references from the instantiating fault, so we need
786                  * to look twice if a mapped file page is used more
787                  * than once.
788                  *
789                  * Mark it and spare it for another trip around the
790                  * inactive list.  Another page table reference will
791                  * lead to its activation.
792                  *
793                  * Note: the mark is set for activated pages as well
794                  * so that recently deactivated but used pages are
795                  * quickly recovered.
796                  */
797                 SetPageReferenced(page);
798
799                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
800                         return PAGEREF_ACTIVATE;
801
802                 /*
803                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
804                  */
805                 if (vm_flags & VM_EXEC)
806                         return PAGEREF_ACTIVATE;
807
808                 return PAGEREF_KEEP;
809         }
810
811         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
812         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
813                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
814
815         return PAGEREF_RECLAIM;
816 }
817
818 /* Check if a page is dirty or under writeback */
819 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
820                                        bool *dirty, bool *writeback)
821 {
822         struct address_space *mapping;
823
824         /*
825          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
826          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
827          */
828         if (!page_is_file_cache(page)) {
829                 *dirty = false;
830                 *writeback = false;
831                 return;
832         }
833
834         /* By default assume that the page flags are accurate */
835         *dirty = PageDirty(page);
836         *writeback = PageWriteback(page);
837
838         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
839         if (!page_has_private(page))
840                 return;
841
842         mapping = page_mapping(page);
843         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
844                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
845 }
846
847 /*
848  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
849  */
850 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
851                                       struct zone *zone,
852                                       struct scan_control *sc,
853                                       enum ttu_flags ttu_flags,
854                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
855                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
856                                       unsigned long *ret_nr_congested,
857                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
858                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
859                                       bool force_reclaim)
860 {
861         LIST_HEAD(ret_pages);
862         LIST_HEAD(free_pages);
863         int pgactivate = 0;
864         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
865         unsigned long nr_dirty = 0;
866         unsigned long nr_congested = 0;
867         unsigned long nr_reclaimed = 0;
868         unsigned long nr_writeback = 0;
869         unsigned long nr_immediate = 0;
870
871         cond_resched();
872
873         while (!list_empty(page_list)) {
874                 struct address_space *mapping;
875                 struct page *page;
876                 int may_enter_fs;
877                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
878                 bool dirty, writeback;
879
880                 cond_resched();
881
882                 page = lru_to_page(page_list);
883                 list_del(&page->lru);
884
885                 if (!trylock_page(page))
886                         goto keep;
887
888                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
889                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
890
891                 sc->nr_scanned++;
892
893                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
894                         goto cull_mlocked;
895
896                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
897                         goto keep_locked;
898
899                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
900                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
901                         sc->nr_scanned++;
902
903                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
904                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
905
906                 /*
907                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
908                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
909                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
910                  * is all dirty unqueued pages.
911                  */
912                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
913                 if (dirty || writeback)
914                         nr_dirty++;
915
916                 if (dirty && !writeback)
917                         nr_unqueued_dirty++;
918
919                 /*
920                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
921                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
922                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
923                  * end of the LRU a second time.
924                  */
925                 mapping = page_mapping(page);
926                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
927                      bdi_write_congested(inode_to_bdi(mapping->host))) ||
928                     (writeback && PageReclaim(page)))
929                         nr_congested++;
930
931                 /*
932                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
933                  * are three cases to consider.
934                  *
935                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
936                  *    under writeback and this page is both under writeback and
937                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
938                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
939                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
940                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
941                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
942                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
943                  *    caller can stall after page list has been processed.
944                  *
945                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
946                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
947                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
948                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
949                  *
950                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
951                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
952                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
953                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
954                  *    would probably show more reasons.
955                  *
956                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
957                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
958                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
959                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
960                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
961                  *
962                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
963                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
964                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
965                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
966                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
967                  */
968                 if (PageWriteback(page)) {
969                         /* Case 1 above */
970                         if (current_is_kswapd() &&
971                             PageReclaim(page) &&
972                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
973                                 nr_immediate++;
974                                 goto keep_locked;
975
976                         /* Case 2 above */
977                         } else if (global_reclaim(sc) ||
978                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
979                                 /*
980                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
981                                  * might have just cleared PageReclaim, then
982                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
983                                  * as PageReadahead - but that does not matter
984                                  * enough to care.  What we do want is for this
985                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
986                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
987                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
988                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
989                                  */
990                                 SetPageReclaim(page);
991                                 nr_writeback++;
992
993                                 goto keep_locked;
994
995                         /* Case 3 above */
996                         } else {
997                                 wait_on_page_writeback(page);
998                         }
999                 }
1000
1001                 if (!force_reclaim)
1002                         references = page_check_references(page, sc);
1003
1004                 switch (references) {
1005                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1006                         goto activate_locked;
1007                 case PAGEREF_KEEP:
1008                         goto keep_locked;
1009                 case PAGEREF_RECLAIM:
1010                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1011                         ; /* try to reclaim the page below */
1012                 }
1013
1014                 /*
1015                  * Anonymous process memory has backing store?
1016                  * Try to allocate it some swap space here.
1017                  */
1018                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
1019                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1020                                 goto keep_locked;
1021                         if (!add_to_swap(page, page_list))
1022                                 goto activate_locked;
1023                         may_enter_fs = 1;
1024
1025                         /* Adding to swap updated mapping */
1026                         mapping = page_mapping(page);
1027                 }
1028
1029                 /*
1030                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1031                  * processes. Try to unmap it here.
1032                  */
1033                 if (page_mapped(page) && mapping) {
1034                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
1035                         case SWAP_FAIL:
1036                                 goto activate_locked;
1037                         case SWAP_AGAIN:
1038                                 goto keep_locked;
1039                         case SWAP_MLOCK:
1040                                 goto cull_mlocked;
1041                         case SWAP_SUCCESS:
1042                                 ; /* try to free the page below */
1043                         }
1044                 }
1045
1046                 if (PageDirty(page)) {
1047                         /*
1048                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
1049                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1050                          * if many dirty pages have been encountered.
1051                          */
1052                         if (page_is_file_cache(page) &&
1053                                         (!current_is_kswapd() ||
1054                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1055                                 /*
1056                                  * Immediately reclaim when written back.
1057                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1058                                  * except we already have the page isolated
1059                                  * and know it's dirty
1060                                  */
1061                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1062                                 SetPageReclaim(page);
1063
1064                                 goto keep_locked;
1065                         }
1066
1067                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1068                                 goto keep_locked;
1069                         if (!may_enter_fs)
1070                                 goto keep_locked;
1071                         if (!sc->may_writepage)
1072                                 goto keep_locked;
1073
1074                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1075                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1076                         case PAGE_KEEP:
1077                                 goto keep_locked;
1078                         case PAGE_ACTIVATE:
1079                                 goto activate_locked;
1080                         case PAGE_SUCCESS:
1081                                 if (PageWriteback(page))
1082                                         goto keep;
1083                                 if (PageDirty(page))
1084                                         goto keep;
1085
1086                                 /*
1087                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1088                                  * ahead and try to reclaim the page.
1089                                  */
1090                                 if (!trylock_page(page))
1091                                         goto keep;
1092                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1093                                         goto keep_locked;
1094                                 mapping = page_mapping(page);
1095                         case PAGE_CLEAN:
1096                                 ; /* try to free the page below */
1097                         }
1098                 }
1099
1100                 /*
1101                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1102                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1103                  * the page as well.
1104                  *
1105                  * We do this even if the page is PageDirty().
1106                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1107                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1108                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1109                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1110                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1111                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1112                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1113                  *
1114                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1115                  * the pages which were not successfully invalidated in
1116                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1117                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1118                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1119                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1120                  */
1121                 if (page_has_private(page)) {
1122                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1123                                 goto activate_locked;
1124                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1125                                 unlock_page(page);
1126                                 if (put_page_testzero(page))
1127                                         goto free_it;
1128                                 else {
1129                                         /*
1130                                          * rare race with speculative reference.
1131                                          * the speculative reference will free
1132                                          * this page shortly, so we may
1133                                          * increment nr_reclaimed here (and
1134                                          * leave it off the LRU).
1135                                          */
1136                                         nr_reclaimed++;
1137                                         continue;
1138                                 }
1139                         }
1140                 }
1141
1142                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1143                         goto keep_locked;
1144
1145                 /*
1146                  * At this point, we have no other references and there is
1147                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1148                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1149                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1150                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1151                  */
1152                 __clear_page_locked(page);
1153 free_it:
1154                 nr_reclaimed++;
1155
1156                 /*
1157                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1158                  * appear not as the counts should be low
1159                  */
1160                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1161                 continue;
1162
1163 cull_mlocked:
1164                 if (PageSwapCache(page))
1165                         try_to_free_swap(page);
1166                 unlock_page(page);
1167                 putback_lru_page(page);
1168                 continue;
1169
1170 activate_locked:
1171                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1172                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1173                         try_to_free_swap(page);
1174                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1175                 SetPageActive(page);
1176                 pgactivate++;
1177 keep_locked:
1178                 unlock_page(page);
1179 keep:
1180                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1181                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1182         }
1183
1184         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1185         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1186
1187         list_splice(&ret_pages, page_list);
1188         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1189
1190         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1191         *ret_nr_congested += nr_congested;
1192         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1193         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1194         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1195         return nr_reclaimed;
1196 }
1197
1198 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1199                                             struct list_head *page_list)
1200 {
1201         struct scan_control sc = {
1202                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1203                 .priority = DEF_PRIORITY,
1204                 .may_unmap = 1,
1205         };
1206         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1207         struct page *page, *next;
1208         LIST_HEAD(clean_pages);
1209
1210         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1211                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1212                     !isolated_balloon_page(page)) {
1213                         ClearPageActive(page);
1214                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1215                 }
1216         }
1217
1218         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1219                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1220                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1221         list_splice(&clean_pages, page_list);
1222         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1223         return ret;
1224 }
1225
1226 /*
1227  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1228  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1229  * freed elsewhere are also ignored.
1230  *
1231  * page:        page to consider
1232  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1233  *
1234  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1235  */
1236 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1237 {
1238         int ret = -EINVAL;
1239
1240         /* Only take pages on the LRU. */
1241         if (!PageLRU(page))
1242                 return ret;
1243
1244         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1245         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1246                 return ret;
1247
1248         ret = -EBUSY;
1249
1250         /*
1251          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1252          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1253          * blocking - clean pages for the most part.
1254          *
1255          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1256          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1257          *
1258          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1259          * that it is possible to migrate without blocking
1260          */
1261         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1262                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1263                 if (PageWriteback(page))
1264                         return ret;
1265
1266                 if (PageDirty(page)) {
1267                         struct address_space *mapping;
1268
1269                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1270                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1271                                 return ret;
1272
1273                         /*
1274                          * Only pages without mappings or that have a
1275                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1276                          * without blocking
1277                          */
1278                         mapping = page_mapping(page);
1279                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1280                                 return ret;
1281                 }
1282         }
1283
1284         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1285                 return ret;
1286
1287         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1288                 /*
1289                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1290                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1291                  * page release code relies on it.
1292                  */
1293                 ClearPageLRU(page);
1294                 ret = 0;
1295         }
1296
1297         return ret;
1298 }
1299
1300 /*
1301  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1302  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1303  * and working on them outside the LRU lock.
1304  *
1305  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1306  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1307  *
1308  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1309  *
1310  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1311  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1312  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1313  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1314  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1315  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1316  * @lru:        LRU list id for isolating
1317  *
1318  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1319  */
1320 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1321                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1322                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1323                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1324 {
1325         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1326         unsigned long nr_taken = 0;
1327         unsigned long scan;
1328
1329         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1330                 struct page *page;
1331                 int nr_pages;
1332
1333                 page = lru_to_page(src);
1334                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1335
1336                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1337
1338                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1339                 case 0:
1340                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1341                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1342                         list_move(&page->lru, dst);
1343                         nr_taken += nr_pages;
1344                         break;
1345
1346                 case -EBUSY:
1347                         /* else it is being freed elsewhere */
1348                         list_move(&page->lru, src);
1349                         continue;
1350
1351                 default:
1352                         BUG();
1353                 }
1354         }
1355
1356         *nr_scanned = scan;
1357         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1358                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1359         return nr_taken;
1360 }
1361
1362 /**
1363  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1364  * @page: page to isolate from its LRU list
1365  *
1366  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1367  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1368  *
1369  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1370  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1371  *
1372  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1373  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1374  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1375  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1376  *
1377  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1378  * found will be decremented.
1379  *
1380  * Restrictions:
1381  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1382  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1383  *     without a stable reference).
1384  * (2) the lru_lock must not be held.
1385  * (3) interrupts must be enabled.
1386  */
1387 int isolate_lru_page(struct page *page)
1388 {
1389         int ret = -EBUSY;
1390
1391         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1392
1393         if (PageLRU(page)) {
1394                 struct zone *zone = page_zone(page);
1395                 struct lruvec *lruvec;
1396
1397                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1398                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1399                 if (PageLRU(page)) {
1400                         int lru = page_lru(page);
1401                         get_page(page);
1402                         ClearPageLRU(page);
1403                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1404                         ret = 0;
1405                 }
1406                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1407         }
1408         return ret;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1413  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1414  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1415  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1416  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1417  */
1418 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1419                 struct scan_control *sc)
1420 {
1421         unsigned long inactive, isolated;
1422
1423         if (current_is_kswapd())
1424                 return 0;
1425
1426         if (!global_reclaim(sc))
1427                 return 0;
1428
1429         if (file) {
1430                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1431                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1432         } else {
1433                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1434                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1435         }
1436
1437         /*
1438          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1439          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1440          * deadlock.
1441          */
1442         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1443                 inactive >>= 3;
1444
1445         return isolated > inactive;
1446 }
1447
1448 static noinline_for_stack void
1449 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1450 {
1451         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1452         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1453         LIST_HEAD(pages_to_free);
1454
1455         /*
1456          * Put back any unfreeable pages.
1457          */
1458         while (!list_empty(page_list)) {
1459                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1460                 int lru;
1461
1462                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1463                 list_del(&page->lru);
1464                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1465                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1466                         putback_lru_page(page);
1467                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1468                         continue;
1469                 }
1470
1471                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1472
1473                 SetPageLRU(page);
1474                 lru = page_lru(page);
1475                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1476
1477                 if (is_active_lru(lru)) {
1478                         int file = is_file_lru(lru);
1479                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1480                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1481                 }
1482                 if (put_page_testzero(page)) {
1483                         __ClearPageLRU(page);
1484                         __ClearPageActive(page);
1485                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1486
1487                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1488                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1489                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1490                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1491                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1492                         } else
1493                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1494                 }
1495         }
1496
1497         /*
1498          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1499          */
1500         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1501 }
1502
1503 /*
1504  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1505  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1506  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1507  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1508  */
1509 static int current_may_throttle(void)
1510 {
1511         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1512                 current->backing_dev_info == NULL ||
1513                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1514 }
1515
1516 /*
1517  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1518  * of reclaimed pages
1519  */
1520 static noinline_for_stack unsigned long
1521 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1522                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1523 {
1524         LIST_HEAD(page_list);
1525         unsigned long nr_scanned;
1526         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1527         unsigned long nr_taken;
1528         unsigned long nr_dirty = 0;
1529         unsigned long nr_congested = 0;
1530         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1531         unsigned long nr_writeback = 0;
1532         unsigned long nr_immediate = 0;
1533         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1534         int file = is_file_lru(lru);
1535         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1536         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1537
1538         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1539                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1540
1541                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1542                 if (fatal_signal_pending(current))
1543                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1544         }
1545
1546         lru_add_drain();
1547
1548         if (!sc->may_unmap)
1549                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1550         if (!sc->may_writepage)
1551                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1552
1553         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1554
1555         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1556                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1557
1558         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1559         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1560
1561         if (global_reclaim(sc)) {
1562                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1563                 if (current_is_kswapd())
1564                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1565                 else
1566                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1567         }
1568         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1569
1570         if (nr_taken == 0)
1571                 return 0;
1572
1573         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1574                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1575                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1576                                 false);
1577
1578         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1579
1580         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1581
1582         if (global_reclaim(sc)) {
1583                 if (current_is_kswapd())
1584                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1585                                                nr_reclaimed);
1586                 else
1587                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1588                                                nr_reclaimed);
1589         }
1590
1591         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1592
1593         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1594
1595         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1596
1597         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1598         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1599
1600         /*
1601          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1602          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1603          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1604          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1605          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1606          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1607          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1608          * same way balance_dirty_pages() manages.
1609          *
1610          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1611          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1612          * are encountered in the nr_immediate check below.
1613          */
1614         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1615                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1616
1617         /*
1618          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1619          * stalling for global reclaim
1620          */
1621         if (global_reclaim(sc)) {
1622                 /*
1623                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1624                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1625                  */
1626                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1627                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1628
1629                 /*
1630                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1631                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1632                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1633                  * reclaim context.
1634                  */
1635                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1636                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1637
1638                 /*
1639                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1640                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1641                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1642                  * they are written so also forcibly stall.
1643                  */
1644                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1645                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1646         }
1647
1648         /*
1649          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1650          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1651          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1652          */
1653         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1654             current_may_throttle())
1655                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1656
1657         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1658                 zone_idx(zone),
1659                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1660                 sc->priority,
1661                 trace_shrink_flags(file));
1662         return nr_reclaimed;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1667  *
1668  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1669  * processes, from rmap.
1670  *
1671  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1672  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1673  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1674  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1675  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1676  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1677  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1678  *
1679  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1680  * But we had to alter page->flags anyway.
1681  */
1682
1683 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1684                                      struct list_head *list,
1685                                      struct list_head *pages_to_free,
1686                                      enum lru_list lru)
1687 {
1688         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1689         unsigned long pgmoved = 0;
1690         struct page *page;
1691         int nr_pages;
1692
1693         while (!list_empty(list)) {
1694                 page = lru_to_page(list);
1695                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1696
1697                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1698                 SetPageLRU(page);
1699
1700                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1701                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1702                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1703                 pgmoved += nr_pages;
1704
1705                 if (put_page_testzero(page)) {
1706                         __ClearPageLRU(page);
1707                         __ClearPageActive(page);
1708                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1709
1710                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1711                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1712                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1713                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1714                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1715                         } else
1716                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1717                 }
1718         }
1719         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1720         if (!is_active_lru(lru))
1721                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1722 }
1723
1724 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1725                                struct lruvec *lruvec,
1726                                struct scan_control *sc,
1727                                enum lru_list lru)
1728 {
1729         unsigned long nr_taken;
1730         unsigned long nr_scanned;
1731         unsigned long vm_flags;
1732         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1733         LIST_HEAD(l_active);
1734         LIST_HEAD(l_inactive);
1735         struct page *page;
1736         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1737         unsigned long nr_rotated = 0;
1738         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1739         int file = is_file_lru(lru);
1740         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1741
1742         lru_add_drain();
1743
1744         if (!sc->may_unmap)
1745                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1746         if (!sc->may_writepage)
1747                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1748
1749         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1750
1751         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1752                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1753         if (global_reclaim(sc))
1754                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1755
1756         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1757
1758         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1759         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1760         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1761         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1762
1763         while (!list_empty(&l_hold)) {
1764                 cond_resched();
1765                 page = lru_to_page(&l_hold);
1766                 list_del(&page->lru);
1767
1768                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1769                         putback_lru_page(page);
1770                         continue;
1771                 }
1772
1773                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1774                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1775                                 if (page_has_private(page))
1776                                         try_to_release_page(page, 0);
1777                                 unlock_page(page);
1778                         }
1779                 }
1780
1781                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1782                                     &vm_flags)) {
1783                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1784                         /*
1785                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1786                          * give them one more trip around the active list. So
1787                          * that executable code get better chances to stay in
1788                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1789                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1790                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1791                          * so we ignore them here.
1792                          */
1793                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1794                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1795                                 continue;
1796                         }
1797                 }
1798
1799                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1800                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1801         }
1802
1803         /*
1804          * Move pages back to the lru list.
1805          */
1806         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1807         /*
1808          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1809          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1810          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1811          * get_scan_count.
1812          */
1813         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1814
1815         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1816         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1817         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1818         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1819
1820         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1821         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1822 }
1823
1824 #ifdef CONFIG_SWAP
1825 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1826 {
1827         unsigned long active, inactive;
1828
1829         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1830         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1831
1832         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1833                 return 1;
1834
1835         return 0;
1836 }
1837
1838 /**
1839  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1840  * @lruvec: LRU vector to check
1841  *
1842  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1843  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1844  */
1845 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1846 {
1847         /*
1848          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1849          * is pointless.
1850          */
1851         if (!total_swap_pages)
1852                 return 0;
1853
1854         if (!mem_cgroup_disabled())
1855                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1856
1857         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1858 }
1859 #else
1860 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1861 {
1862         return 0;
1863 }
1864 #endif
1865
1866 /**
1867  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1868  * @lruvec: LRU vector to check
1869  *
1870  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1871  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1872  * than half of the file pages are on the inactive list.
1873  *
1874  * Once we get to that situation, protect the system's working
1875  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1876  *
1877  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1878  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1879  */
1880 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1881 {
1882         unsigned long inactive;
1883         unsigned long active;
1884
1885         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1886         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1887
1888         return active > inactive;
1889 }
1890
1891 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1892 {
1893         if (is_file_lru(lru))
1894                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1895         else
1896                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1897 }
1898
1899 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1900                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1901 {
1902         if (is_active_lru(lru)) {
1903                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1904                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1905                 return 0;
1906         }
1907
1908         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1909 }
1910
1911 enum scan_balance {
1912         SCAN_EQUAL,
1913         SCAN_FRACT,
1914         SCAN_ANON,
1915         SCAN_FILE,
1916 };
1917
1918 /*
1919  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1920  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1921  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1922  * onto the active list instead of evict.
1923  *
1924  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1925  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1926  */
1927 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1928                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
1929                            unsigned long *lru_pages)
1930 {
1931         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1932         u64 fraction[2];
1933         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1934         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1935         unsigned long anon_prio, file_prio;
1936         enum scan_balance scan_balance;
1937         unsigned long anon, file;
1938         bool force_scan = false;
1939         unsigned long ap, fp;
1940         enum lru_list lru;
1941         bool some_scanned;
1942         int pass;
1943
1944         /*
1945          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1946          * results in no scanning on this priority and a potential
1947          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1948          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1949          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1950          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1951          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1952          * well.
1953          */
1954         if (current_is_kswapd()) {
1955                 if (!zone_reclaimable(zone))
1956                         force_scan = true;
1957                 if (!mem_cgroup_lruvec_online(lruvec))
1958                         force_scan = true;
1959         }
1960         if (!global_reclaim(sc))
1961                 force_scan = true;
1962
1963         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1964         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1965                 scan_balance = SCAN_FILE;
1966                 goto out;
1967         }
1968
1969         /*
1970          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1971          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1972          * disable swapping for individual groups completely when
1973          * using the memory controller's swap limit feature would be
1974          * too expensive.
1975          */
1976         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1977                 scan_balance = SCAN_FILE;
1978                 goto out;
1979         }
1980
1981         /*
1982          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1983          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1984          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1985          */
1986         if (!sc->priority && swappiness) {
1987                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1988                 goto out;
1989         }
1990
1991         /*
1992          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1993          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1994          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1995          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1996          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1997          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1998          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1999          */
2000         if (global_reclaim(sc)) {
2001                 unsigned long zonefile;
2002                 unsigned long zonefree;
2003
2004                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2005                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
2006                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2007
2008                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
2009                         scan_balance = SCAN_ANON;
2010                         goto out;
2011                 }
2012         }
2013
2014         /*
2015          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
2016          * anything from the anonymous working set right now.
2017          */
2018         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
2019                 scan_balance = SCAN_FILE;
2020                 goto out;
2021         }
2022
2023         scan_balance = SCAN_FRACT;
2024
2025         /*
2026          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2027          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2028          */
2029         anon_prio = swappiness;
2030         file_prio = 200 - anon_prio;
2031
2032         /*
2033          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2034          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2035          * ratios to determine how valuable each cache is.
2036          *
2037          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2038          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2039          * up weighing recent references more than old ones.
2040          *
2041          * anon in [0], file in [1]
2042          */
2043
2044         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
2045                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
2046         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
2047                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
2048
2049         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
2050         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2051                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2052                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2053         }
2054
2055         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2056                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2057                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2058         }
2059
2060         /*
2061          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2062          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2063          * each list that were recently referenced and in active use.
2064          */
2065         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2066         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2067
2068         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2069         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2070         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2071
2072         fraction[0] = ap;
2073         fraction[1] = fp;
2074         denominator = ap + fp + 1;
2075 out:
2076         some_scanned = false;
2077         /* Only use force_scan on second pass. */
2078         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2079                 *lru_pages = 0;
2080                 for_each_evictable_lru(lru) {
2081                         int file = is_file_lru(lru);
2082                         unsigned long size;
2083                         unsigned long scan;
2084
2085                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2086                         scan = size >> sc->priority;
2087
2088                         if (!scan && pass && force_scan)
2089                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2090
2091                         switch (scan_balance) {
2092                         case SCAN_EQUAL:
2093                                 /* Scan lists relative to size */
2094                                 break;
2095                         case SCAN_FRACT:
2096                                 /*
2097                                  * Scan types proportional to swappiness and
2098                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2099                                  */
2100                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2101                                                         denominator);
2102                                 break;
2103                         case SCAN_FILE:
2104                         case SCAN_ANON:
2105                                 /* Scan one type exclusively */
2106                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2107                                         size = 0;
2108                                         scan = 0;
2109                                 }
2110                                 break;
2111                         default:
2112                                 /* Look ma, no brain */
2113                                 BUG();
2114                         }
2115
2116                         *lru_pages += size;
2117                         nr[lru] = scan;
2118
2119                         /*
2120                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2121                          * if we found something to scan.
2122                          */
2123                         some_scanned |= !!scan;
2124                 }
2125         }
2126 }
2127
2128 /*
2129  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2130  */
2131 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2132                           struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2133 {
2134         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2135         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2136         unsigned long nr_to_scan;
2137         enum lru_list lru;
2138         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2139         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2140         struct blk_plug plug;
2141         bool scan_adjusted;
2142
2143         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr, lru_pages);
2144
2145         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2146         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2147
2148         /*
2149          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2150          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2151          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2152          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2153          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2154          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2155          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2156          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2157          * dropped to zero at the first pass.
2158          */
2159         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2160                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2161
2162         blk_start_plug(&plug);
2163         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2164                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2165                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2166                 unsigned long nr_scanned;
2167
2168                 for_each_evictable_lru(lru) {
2169                         if (nr[lru]) {
2170                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2171                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2172
2173                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2174                                                             lruvec, sc);
2175                         }
2176                 }
2177
2178                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2179                         continue;
2180
2181                 /*
2182                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2183                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2184                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2185                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2186                  * proportional to the original scan target.
2187                  */
2188                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2189                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2190
2191                 /*
2192                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2193                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2194                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2195                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2196                  */
2197                 if (!nr_file || !nr_anon)
2198                         break;
2199
2200                 if (nr_file > nr_anon) {
2201                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2202                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2203                         lru = LRU_BASE;
2204                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2205                 } else {
2206                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2207                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2208                         lru = LRU_FILE;
2209                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2210                 }
2211
2212                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2213                 nr[lru] = 0;
2214                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2215
2216                 /*
2217                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2218                  * scan target and the percentage scanning already complete
2219                  */
2220                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2221                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2222                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2223                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2224
2225                 lru += LRU_ACTIVE;
2226                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2227                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2228                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2229
2230                 scan_adjusted = true;
2231         }
2232         blk_finish_plug(&plug);
2233         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2234
2235         /*
2236          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2237          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2238          */
2239         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2240                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2241                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2242
2243         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2244 }
2245
2246 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2247 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2248 {
2249         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2250                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2251                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2252                 return true;
2253
2254         return false;
2255 }
2256
2257 /*
2258  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2259  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2260  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2261  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2262  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2263  */
2264 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2265                                         unsigned long nr_reclaimed,
2266                                         unsigned long nr_scanned,
2267                                         struct scan_control *sc)
2268 {
2269         unsigned long pages_for_compaction;
2270         unsigned long inactive_lru_pages;
2271
2272         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2273         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2274                 return false;
2275
2276         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2277         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2278                 /*
2279                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2280                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2281                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2282                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2283                  */
2284                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2285                         return false;
2286         } else {
2287                 /*
2288                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2289                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2290                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2291                  * pages that were scanned. This will return to the
2292                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2293                  * the resulting allocation attempt fails
2294                  */
2295                 if (!nr_reclaimed)
2296                         return false;
2297         }
2298
2299         /*
2300          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2301          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2302          */
2303         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2304         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2305         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2306                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2307         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2308                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2309                 return true;
2310
2311         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2312         switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, 0)) {
2313         case COMPACT_PARTIAL:
2314         case COMPACT_CONTINUE:
2315                 return false;
2316         default:
2317                 return true;
2318         }
2319 }
2320
2321 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc,
2322                         bool is_classzone)
2323 {
2324         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2325         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2326         bool reclaimable = false;
2327
2328         do {
2329                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2330                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2331                         .zone = zone,
2332                         .priority = sc->priority,
2333                 };
2334                 unsigned long zone_lru_pages = 0;
2335                 struct mem_cgroup *memcg;
2336
2337                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2338                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2339
2340                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2341                 do {
2342                         unsigned long lru_pages;
2343                         unsigned long scanned;
2344                         struct lruvec *lruvec;
2345                         int swappiness;
2346
2347                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2348                                 if (!sc->may_thrash)
2349                                         continue;
2350                                 mem_cgroup_events(memcg, MEMCG_LOW, 1);
2351                         }
2352
2353                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2354                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2355                         scanned = sc->nr_scanned;
2356
2357                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc, &lru_pages);
2358                         zone_lru_pages += lru_pages;
2359
2360                         if (memcg && is_classzone)
2361                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, zone_to_nid(zone),
2362                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2363                                             lru_pages);
2364
2365                         /*
2366                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2367                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2368                          * zone.
2369                          *
2370                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2371                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2372                          * retry with decreasing priority if one round over the
2373                          * whole hierarchy is not sufficient.
2374                          */
2375                         if (!global_reclaim(sc) &&
2376                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2377                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2378                                 break;
2379                         }
2380                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2381
2382                 /*
2383                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2384                  * the eligible LRU pages were scanned.
2385                  */
2386                 if (global_reclaim(sc) && is_classzone)
2387                         shrink_slab(sc->gfp_mask, zone_to_nid(zone), NULL,
2388                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2389                                     zone_lru_pages);
2390
2391                 if (reclaim_state) {
2392                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2393                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2394                 }
2395
2396                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2397                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2398                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2399
2400                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2401                         reclaimable = true;
2402
2403         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2404                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2405
2406         return reclaimable;
2407 }
2408
2409 /*
2410  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2411  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2412  */
2413 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2414 {
2415         unsigned long balance_gap, watermark;
2416         bool watermark_ok;
2417
2418         /*
2419          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2420          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2421          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2422          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2423          */
2424         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2425                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2426         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2427         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2428
2429         /*
2430          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2431          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2432          */
2433         if (compaction_deferred(zone, order))
2434                 return watermark_ok;
2435
2436         /*
2437          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2438          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2439          */
2440         if (compaction_suitable(zone, order, 0, 0) == COMPACT_SKIPPED)
2441                 return false;
2442
2443         return watermark_ok;
2444 }
2445
2446 /*
2447  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2448  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2449  * request.
2450  *
2451  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2452  * Because:
2453  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2454  *    allocation or
2455  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2456  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2457  *    zone defense algorithm.
2458  *
2459  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2460  * scan then give up on it.
2461  *
2462  * Returns true if a zone was reclaimable.
2463  */
2464 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2465 {
2466         struct zoneref *z;
2467         struct zone *zone;
2468         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2469         unsigned long nr_soft_scanned;
2470         gfp_t orig_mask;
2471         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2472         bool reclaimable = false;
2473
2474         /*
2475          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2476          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2477          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2478          */
2479         orig_mask = sc->gfp_mask;
2480         if (buffer_heads_over_limit)
2481                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2482
2483         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2484                                         requested_highidx, sc->nodemask) {
2485                 enum zone_type classzone_idx;
2486
2487                 if (!populated_zone(zone))
2488                         continue;
2489
2490                 classzone_idx = requested_highidx;
2491                 while (!populated_zone(zone->zone_pgdat->node_zones +
2492                                                         classzone_idx))
2493                         classzone_idx--;
2494
2495                 /*
2496                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2497                  * to global LRU.
2498                  */
2499                 if (global_reclaim(sc)) {
2500                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2501                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2502                                 continue;
2503
2504                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2505                             !zone_reclaimable(zone))
2506                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2507
2508                         /*
2509                          * If we already have plenty of memory free for
2510                          * compaction in this zone, don't free any more.
2511                          * Even though compaction is invoked for any
2512                          * non-zero order, only frequent costly order
2513                          * reclamation is disruptive enough to become a
2514                          * noticeable problem, like transparent huge
2515                          * page allocations.
2516                          */
2517                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2518                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2519                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2520                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2521                                 sc->compaction_ready = true;
2522                                 continue;
2523                         }
2524
2525                         /*
2526                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2527                          * and returns the number of reclaimed pages and
2528                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2529                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2530                          */
2531                         nr_soft_scanned = 0;
2532                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2533                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2534                                                 &nr_soft_scanned);
2535                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2536                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2537                         if (nr_soft_reclaimed)
2538                                 reclaimable = true;
2539                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2540                 }
2541
2542                 if (shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx))
2543                         reclaimable = true;
2544
2545                 if (global_reclaim(sc) &&
2546                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2547                         reclaimable = true;
2548         }
2549
2550         /*
2551          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2552          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2553          */
2554         sc->gfp_mask = orig_mask;
2555
2556         return reclaimable;
2557 }
2558
2559 /*
2560  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2561  *
2562  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2563  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2564  *
2565  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2566  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2567  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2568  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2569  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2570  * work, and the allocation attempt will fail.
2571  *
2572  * returns:     0, if no pages reclaimed
2573  *              else, the number of pages reclaimed
2574  */
2575 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2576                                           struct scan_control *sc)
2577 {
2578         int initial_priority = sc->priority;
2579         unsigned long total_scanned = 0;
2580         unsigned long writeback_threshold;
2581         bool zones_reclaimable;
2582 retry:
2583         delayacct_freepages_start();
2584
2585         if (global_reclaim(sc))
2586                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2587
2588         do {
2589                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2590                                 sc->priority);
2591                 sc->nr_scanned = 0;
2592                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2593
2594                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2595                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2596                         break;
2597
2598                 if (sc->compaction_ready)
2599                         break;
2600
2601                 /*
2602                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2603                  * writepage even in laptop mode.
2604                  */
2605                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2606                         sc->may_writepage = 1;
2607
2608                 /*
2609                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2610                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2611                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2612                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2613                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2614                  */
2615                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2616                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2617                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2618                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2619                         sc->may_writepage = 1;
2620                 }
2621         } while (--sc->priority >= 0);
2622
2623         delayacct_freepages_end();
2624
2625         if (sc->nr_reclaimed)
2626                 return sc->nr_reclaimed;
2627
2628         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2629         if (sc->compaction_ready)
2630                 return 1;
2631
2632         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2633         if (!sc->may_thrash) {
2634                 sc->priority = initial_priority;
2635                 sc->may_thrash = 1;
2636                 goto retry;
2637         }
2638
2639         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2640         if (zones_reclaimable)
2641                 return 1;
2642
2643         return 0;
2644 }
2645
2646 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2647 {
2648         struct zone *zone;
2649         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2650         unsigned long free_pages = 0;
2651         int i;
2652         bool wmark_ok;
2653
2654         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2655                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2656                 if (!populated_zone(zone))
2657                         continue;
2658
2659                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2660                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2661         }
2662
2663         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2664         if (!pfmemalloc_reserve)
2665                 return true;
2666
2667         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2668
2669         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2670         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2671                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2672                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2673                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2674         }
2675
2676         return wmark_ok;
2677 }
2678
2679 /*
2680  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2681  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2682  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2683  * when the low watermark is reached.
2684  *
2685  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2686  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2687  */
2688 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2689                                         nodemask_t *nodemask)
2690 {
2691         struct zoneref *z;
2692         struct zone *zone;
2693         pg_data_t *pgdat = NULL;
2694
2695         /*
2696          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2697          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2698          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2699          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2700          * processes to block on log_wait_commit().
2701          */
2702         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2703                 goto out;
2704
2705         /*
2706          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2707          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2708          */
2709         if (fatal_signal_pending(current))
2710                 goto out;
2711
2712         /*
2713          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2714          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2715          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2716          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2717          *
2718          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2719          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2720          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2721          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2722          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2723          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2724          * should make reasonable progress.
2725          */
2726         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2727                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2728                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2729                         continue;
2730
2731                 /* Throttle based on the first usable node */
2732                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2733                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2734                         goto out;
2735                 break;
2736         }
2737
2738         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2739         if (!pgdat)
2740                 goto out;
2741
2742         /* Account for the throttling */
2743         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2744
2745         /*
2746          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2747          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2748          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2749          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2750          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2751          * second before continuing.
2752          */
2753         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2754                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2755                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2756
2757                 goto check_pending;
2758         }
2759
2760         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2761         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2762                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2763
2764 check_pending:
2765         if (fatal_signal_pending(current))
2766                 return true;
2767
2768 out:
2769         return false;
2770 }
2771
2772 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2773                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2774 {
2775         unsigned long nr_reclaimed;
2776         struct scan_control sc = {
2777                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2778                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2779                 .order = order,
2780                 .nodemask = nodemask,
2781                 .priority = DEF_PRIORITY,
2782                 .may_writepage = !laptop_mode,
2783                 .may_unmap = 1,
2784                 .may_swap = 1,
2785         };
2786
2787         /*
2788          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2789          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2790          * point.
2791          */
2792         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2793                 return 1;
2794
2795         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2796                                 sc.may_writepage,
2797                                 gfp_mask);
2798
2799         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2800
2801         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2802
2803         return nr_reclaimed;
2804 }
2805
2806 #ifdef CONFIG_MEMCG
2807
2808 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2809                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2810                                                 struct zone *zone,
2811                                                 unsigned long *nr_scanned)
2812 {
2813         struct scan_control sc = {
2814                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2815                 .target_mem_cgroup = memcg,
2816                 .may_writepage = !laptop_mode,
2817                 .may_unmap = 1,
2818                 .may_swap = !noswap,
2819         };
2820         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2821         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2822         unsigned long lru_pages;
2823
2824         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2825                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2826
2827         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2828                                                       sc.may_writepage,
2829                                                       sc.gfp_mask);
2830
2831         /*
2832          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2833          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2834          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2835          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2836          * the priority and make it zero.
2837          */
2838         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc, &lru_pages);
2839
2840         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2841
2842         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2843         return sc.nr_reclaimed;
2844 }
2845
2846 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2847                                            unsigned long nr_pages,
2848                                            gfp_t gfp_mask,
2849                                            bool may_swap)
2850 {
2851         struct zonelist *zonelist;
2852         unsigned long nr_reclaimed;
2853         int nid;
2854         struct scan_control sc = {
2855                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2856                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2857                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2858                 .target_mem_cgroup = memcg,
2859                 .priority = DEF_PRIORITY,
2860                 .may_writepage = !laptop_mode,
2861                 .may_unmap = 1,
2862                 .may_swap = may_swap,
2863         };
2864
2865         /*
2866          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2867          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2868          * scan does not need to be the current node.
2869          */
2870         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2871
2872         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2873
2874         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2875                                             sc.may_writepage,
2876                                             sc.gfp_mask);
2877
2878         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2879
2880         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2881
2882         return nr_reclaimed;
2883 }
2884 #endif
2885
2886 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2887 {
2888         struct mem_cgroup *memcg;
2889
2890         if (!total_swap_pages)
2891                 return;
2892
2893         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2894         do {
2895                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2896
2897                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2898                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2899                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2900
2901                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2902         } while (memcg);
2903 }
2904
2905 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2906                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2907 {
2908         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2909                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2910                 return false;
2911
2912         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order && compaction_suitable(zone,
2913                                 order, 0, classzone_idx) == COMPACT_SKIPPED)
2914                 return false;
2915
2916         return true;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2921  *
2922  * For order-0, all zones must be balanced!
2923  *
2924  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2925  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2926  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2927  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2928  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2929  * imbalanced zones.
2930  * The choice of 25% is due to
2931  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2932  *     reasonable sized machine
2933  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2934  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2935  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2936  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2937  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2938  */
2939 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2940 {
2941         unsigned long managed_pages = 0;
2942         unsigned long balanced_pages = 0;
2943         int i;
2944
2945         /* Check the watermark levels */
2946         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2947                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2948
2949                 if (!populated_zone(zone))
2950                         continue;
2951
2952                 managed_pages += zone->managed_pages;
2953
2954                 /*
2955                  * A special case here:
2956                  *
2957                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2958                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2959                  * they must be considered balanced here as well!
2960                  */
2961                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2962                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2963                         continue;
2964                 }
2965
2966                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2967                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2968                 else if (!order)
2969                         return false;
2970         }
2971
2972         if (order)
2973                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2974         else
2975                 return true;
2976 }
2977
2978 /*
2979  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2980  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2981  *
2982  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2983  */
2984 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2985                                         int classzone_idx)
2986 {
2987         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2988         if (remaining)
2989                 return false;
2990
2991         /*
2992          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
2993          * soon as pfmemalloc_watermark_ok() is true. But there is a potential
2994          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
2995          * throttled. There is also a potential race if processes get
2996          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
2997          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
2998          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
2999          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3000          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3001          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3002          * that here we are under prepare_to_wait().
3003          */
3004         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3005                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3006
3007         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
3008 }
3009
3010 /*
3011  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
3012  * the high watermark.
3013  *
3014  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3015  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3016  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3017  */
3018 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
3019                                int classzone_idx,
3020                                struct scan_control *sc,
3021                                unsigned long *nr_attempted)
3022 {
3023         int testorder = sc->order;
3024         unsigned long balance_gap;
3025         bool lowmem_pressure;
3026
3027         /* Reclaim above the high watermark. */
3028         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
3029
3030         /*
3031          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
3032          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
3033          * available can hurt performance by evicting too much useful data
3034          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
3035          */
3036         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
3037                         compaction_suitable(zone, sc->order, 0, classzone_idx)
3038                                                         != COMPACT_SKIPPED)
3039                 testorder = 0;
3040
3041         /*
3042          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
3043          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
3044          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
3045          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
3046          */
3047         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
3048                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
3049
3050         /*
3051          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
3052          * reclaim is necessary
3053          */
3054         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
3055         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
3056                                                 balance_gap, classzone_idx))
3057                 return true;
3058
3059         shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx);
3060
3061         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
3062         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
3063
3064         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
3065
3066         /*
3067          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
3068          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
3069          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
3070          * waits.
3071          */
3072         if (zone_reclaimable(zone) &&
3073             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
3074                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3075                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3076         }
3077
3078         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3079 }
3080
3081 /*
3082  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3083  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3084  *
3085  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3086  *
3087  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3088  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3089  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3090  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3091  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3092  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3093  * the zone for when the problem goes away.
3094  *
3095  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3096  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3097  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3098  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3099  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3100  * of pages is balanced across the zones.
3101  */
3102 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3103                                                         int *classzone_idx)
3104 {
3105         int i;
3106         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3107         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3108         unsigned long nr_soft_scanned;
3109         struct scan_control sc = {
3110                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3111                 .order = order,
3112                 .priority = DEF_PRIORITY,
3113                 .may_writepage = !laptop_mode,
3114                 .may_unmap = 1,
3115                 .may_swap = 1,
3116         };
3117         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3118
3119         do {
3120                 unsigned long nr_attempted = 0;
3121                 bool raise_priority = true;
3122                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3123
3124                 sc.nr_reclaimed = 0;
3125
3126                 /*
3127                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3128                  * zone which needs scanning
3129                  */
3130                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3131                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3132
3133                         if (!populated_zone(zone))
3134                                 continue;
3135
3136                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3137                             !zone_reclaimable(zone))
3138                                 continue;
3139
3140                         /*
3141                          * Do some background aging of the anon list, to give
3142                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3143                          */
3144                         age_active_anon(zone, &sc);
3145
3146                         /*
3147                          * If the number of buffer_heads in the machine
3148                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3149                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3150                          * it to relieve lowmem pressure.
3151                          */
3152                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3153                                 end_zone = i;
3154                                 break;
3155                         }
3156
3157                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3158                                 end_zone = i;
3159                                 break;
3160                         } else {
3161                                 /*
3162                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3163                                  * flags
3164                                  */
3165                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3166                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3167                         }
3168                 }
3169
3170                 if (i < 0)
3171                         goto out;
3172
3173                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3174                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3175
3176                         if (!populated_zone(zone))
3177                                 continue;
3178
3179                         /*
3180                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3181                          * not call compaction as it is expected that the
3182                          * necessary pages are already available.
3183                          */
3184                         if (pgdat_needs_compaction &&
3185                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3186                                                 low_wmark_pages(zone),
3187                                                 *classzone_idx, 0))
3188                                 pgdat_needs_compaction = false;
3189                 }
3190
3191                 /*
3192                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3193                  * even in laptop mode.
3194                  */
3195                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3196                         sc.may_writepage = 1;
3197
3198                 /*
3199                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3200                  * at the last zone which needs scanning.
3201                  *
3202                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3203                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3204                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3205                  * cause too much scanning of the lower zones.
3206                  */
3207                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3208                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3209
3210                         if (!populated_zone(zone))
3211                                 continue;
3212
3213                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3214                             !zone_reclaimable(zone))
3215                                 continue;
3216
3217                         sc.nr_scanned = 0;
3218
3219                         nr_soft_scanned = 0;
3220                         /*
3221                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3222                          */
3223                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3224                                                         order, sc.gfp_mask,
3225                                                         &nr_soft_scanned);
3226                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3227
3228                         /*
3229                          * There should be no need to raise the scanning
3230                          * priority if enough pages are already being scanned
3231                          * that that high watermark would be met at 100%
3232                          * efficiency.
3233                          */
3234                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone,
3235                                                &sc, &nr_attempted))
3236                                 raise_priority = false;
3237                 }
3238
3239                 /*
3240                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3241                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3242                  * able to safely make forward progress. Wake them
3243                  */
3244                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3245                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3246                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3247
3248                 /*
3249                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3250                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3251                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3252                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3253                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3254                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3255                  */
3256                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3257                         order = sc.order = 0;
3258
3259                 /* Check if kswapd should be suspending */
3260                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3261                         break;
3262
3263                 /*
3264                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3265                  * high watermark number of pages as requsted
3266                  */
3267                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3268                         compact_pgdat(pgdat, order);
3269
3270                 /*
3271                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3272                  * progress in reclaiming pages
3273                  */
3274                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3275                         sc.priority--;
3276         } while (sc.priority >= 1 &&
3277                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3278
3279 out:
3280         /*
3281          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3282          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3283          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3284          * was awake, order will remain at the higher level
3285          */
3286         *classzone_idx = end_zone;
3287         return order;
3288 }
3289
3290 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3291 {
3292         long remaining = 0;
3293         DEFINE_WAIT(wait);
3294
3295         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3296                 return;
3297
3298         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3299
3300         /* Try to sleep for a short interval */
3301         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3302                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3303                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3304                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3305         }
3306
3307         /*
3308          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3309          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3310          */
3311         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3312                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3313
3314                 /*
3315                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3316                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3317                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3318                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3319                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3320                  * them before going back to sleep.
3321                  */
3322                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3323
3324                 /*
3325                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3326                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3327                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3328                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3329                  */
3330                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3331
3332                 if (!kthread_should_stop())
3333                         schedule();
3334
3335                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3336         } else {
3337                 if (remaining)
3338                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3339                 else
3340                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3341         }
3342         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3343 }
3344
3345 /*
3346  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3347  * from the init process.
3348  *
3349  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3350  * free memory available even if there is no other activity
3351  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3352  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3353  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3354  *
3355  * If there are applications that are active memory-allocators
3356  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3357  */
3358 static int kswapd(void *p)
3359 {
3360         unsigned long order, new_order;
3361         unsigned balanced_order;
3362         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3363         int balanced_classzone_idx;
3364         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3365         struct task_struct *tsk = current;
3366
3367         struct reclaim_state reclaim_state = {
3368                 .reclaimed_slab = 0,
3369         };
3370         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3371
3372         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3373
3374         if (!cpumask_empty(cpumask))
3375                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3376         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3377
3378         /*
3379          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3380          * and that if we need more memory we should get access to it
3381          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3382          * never get caught in the normal page freeing logic.
3383          *
3384          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3385          * you need a small amount of memory in order to be able to
3386          * page out something else, and this flag essentially protects
3387          * us from recursively trying to free more memory as we're
3388          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3389          */
3390         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3391         set_freezable();
3392
3393         order = new_order = 0;
3394         balanced_order = 0;
3395         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3396         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3397         for ( ; ; ) {
3398                 bool ret;
3399
3400                 /*
3401                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3402                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3403                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3404                  */
3405                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3406                                         balanced_order == new_order) {
3407                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3408                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3409                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3410                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3411                 }
3412
3413                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3414                         /*
3415                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3416                          * allocation or has tigher zone constraints
3417                          */
3418                         order = new_order;
3419                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3420                 } else {
3421                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3422                                                 balanced_classzone_idx);
3423                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3424                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3425                         new_order = order;
3426                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3427                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3428                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3429                 }
3430
3431                 ret = try_to_freeze();
3432                 if (kthread_should_stop())
3433                         break;
3434
3435                 /*
3436                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3437                  * after returning from the refrigerator
3438                  */
3439                 if (!ret) {
3440                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3441                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3442                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3443                                                 &balanced_classzone_idx);
3444                 }
3445         }
3446
3447         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3448         current->reclaim_state = NULL;
3449         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3450
3451         return 0;
3452 }
3453
3454 /*
3455  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3456  */
3457 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3458 {
3459         pg_data_t *pgdat;
3460
3461         if (!populated_zone(zone))
3462                 return;
3463
3464         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3465                 return;
3466         pgdat = zone->zone_pgdat;
3467         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3468                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3469                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3470         }
3471         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3472                 return;
3473         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3474                 return;
3475
3476         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3477         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3478 }
3479
3480 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3481 /*
3482  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3483  * freed pages.
3484  *
3485  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3486  * LRU order by reclaiming preferentially
3487  * inactive > active > active referenced > active mapped
3488  */
3489 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3490 {
3491         struct reclaim_state reclaim_state;
3492         struct scan_control sc = {
3493                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3494                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3495                 .priority = DEF_PRIORITY,
3496                 .may_writepage = 1,
3497                 .may_unmap = 1,
3498                 .may_swap = 1,
3499                 .hibernation_mode = 1,
3500         };
3501         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3502         struct task_struct *p = current;
3503         unsigned long nr_reclaimed;
3504
3505         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3506         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3507         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3508         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3509
3510         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3511
3512         p->reclaim_state = NULL;
3513         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3514         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3515
3516         return nr_reclaimed;
3517 }
3518 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3519
3520 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3521    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3522    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3523    restore their cpu bindings. */
3524 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3525                         void *hcpu)
3526 {
3527         int nid;
3528
3529         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3530                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3531                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3532                         const struct cpumask *mask;
3533
3534                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3535
3536                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3537                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3538                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3539                 }
3540         }
3541         return NOTIFY_OK;
3542 }
3543
3544 /*
3545  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3546  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3547  */
3548 int kswapd_run(int nid)
3549 {
3550         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3551         int ret = 0;
3552
3553         if (pgdat->kswapd)
3554                 return 0;
3555
3556         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3557         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3558                 /* failure at boot is fatal */
3559                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3560                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3561                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3562                 pgdat->kswapd = NULL;
3563         }
3564         return ret;
3565 }
3566
3567 /*
3568  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3569  * hold mem_hotplug_begin/end().
3570  */
3571 void kswapd_stop(int nid)
3572 {
3573         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3574
3575         if (kswapd) {
3576                 kthread_stop(kswapd);
3577                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3578         }
3579 }
3580
3581 static int __init kswapd_init(void)
3582 {
3583         int nid;
3584
3585         swap_setup();
3586         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3587                 kswapd_run(nid);
3588         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3589         return 0;
3590 }
3591
3592 module_init(kswapd_init)
3593
3594 #ifdef CONFIG_NUMA
3595 /*
3596  * Zone reclaim mode
3597  *
3598  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3599  * the watermarks.
3600  */
3601 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3602
3603 #define RECLAIM_OFF 0
3604 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3605 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3606 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3607
3608 /*
3609  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3610  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3611  * a zone.
3612  */
3613 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3614
3615 /*
3616  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3617  * occur.
3618  */
3619 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3620
3621 /*
3622  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3623  * slab reclaim needs to occur.
3624  */
3625 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3626
3627 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3628 {
3629         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3630         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3631                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3632
3633         /*
3634          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3635          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3636          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3637          */
3638         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3639 }
3640
3641 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3642 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3643 {
3644         long nr_pagecache_reclaimable;
3645         long delta = 0;
3646
3647         /*
3648          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3649          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3650          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3651          * a better estimate
3652          */
3653         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3654                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3655         else
3656                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3657
3658         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3659         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3660                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3661
3662         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3663         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3664                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3665
3666         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3667 }
3668
3669 /*
3670  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3671  */
3672 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3673 {
3674         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3675         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3676         struct task_struct *p = current;
3677         struct reclaim_state reclaim_state;
3678         struct scan_control sc = {
3679                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3680                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3681                 .order = order,
3682                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3683                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3684                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3685                 .may_swap = 1,
3686         };
3687
3688         cond_resched();
3689         /*
3690          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3691          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3692          * and RECLAIM_SWAP.
3693          */
3694         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3695         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3696         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3697         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3698
3699         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3700                 /*
3701                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3702                  * priorities until we have enough memory freed.
3703                  */
3704                 do {
3705                         shrink_zone(zone, &sc, true);
3706                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3707         }
3708
3709         p->reclaim_state = NULL;
3710         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3711         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3712         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3713 }
3714
3715 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3716 {
3717         int node_id;
3718         int ret;
3719
3720         /*
3721          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3722          * slab pages if we are over the defined limits.
3723          *
3724          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3725          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3726          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3727          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3728          * unmapped file backed pages.
3729          */
3730         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3731             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3732                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3733
3734         if (!zone_reclaimable(zone))
3735                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3736
3737         /*
3738          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3739          */
3740         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3741                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3742
3743         /*
3744          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3745          * have associated processors. This will favor the local processor
3746          * over remote processors and spread off node memory allocations
3747          * as wide as possible.
3748          */
3749         node_id = zone_to_nid(zone);
3750         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3751                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3752
3753         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3754                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3755
3756         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3757         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3758
3759         if (!ret)
3760                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3761
3762         return ret;
3763 }
3764 #endif
3765
3766 /*
3767  * page_evictable - test whether a page is evictable
3768  * @page: the page to test
3769  *
3770  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3771  * lists vs unevictable list.
3772  *
3773  * Reasons page might not be evictable:
3774  * (1) page's mapping marked unevictable
3775  * (2) page is part of an mlocked VMA
3776  *
3777  */
3778 int page_evictable(struct page *page)
3779 {
3780         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3781 }
3782
3783 #ifdef CONFIG_SHMEM
3784 /**
3785  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3786  * @pages:      array of pages to check
3787  * @nr_pages:   number of pages to check
3788  *
3789  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3790  *
3791  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3792  */
3793 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3794 {
3795         struct lruvec *lruvec;
3796         struct zone *zone = NULL;
3797         int pgscanned = 0;
3798         int pgrescued = 0;
3799         int i;
3800
3801         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3802                 struct page *page = pages[i];
3803                 struct zone *pagezone;
3804
3805                 pgscanned++;
3806                 pagezone = page_zone(page);
3807                 if (pagezone != zone) {
3808                         if (zone)
3809                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3810                         zone = pagezone;
3811                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3812                 }
3813                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3814
3815                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3816                         continue;
3817
3818                 if (page_evictable(page)) {
3819                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3820
3821                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3822                         ClearPageUnevictable(page);
3823                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3824                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3825                         pgrescued++;
3826                 }
3827         }
3828
3829         if (zone) {
3830                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3831                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3832                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3833         }
3834 }
3835 #endif /* CONFIG_SHMEM */