OSDN Git Service

x86/xen: fix booting 32-bit pv guest
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
83 #define DEACTIVATE_ANON 1
84 #define DEACTIVATE_FILE 2
85         unsigned int may_deactivate:2;
86         unsigned int force_deactivate:1;
87         unsigned int skipped_deactivate:1;
88
89         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
90         unsigned int may_writepage:1;
91
92         /* Can mapped pages be reclaimed? */
93         unsigned int may_unmap:1;
94
95         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
96         unsigned int may_swap:1;
97
98         /*
99          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
100          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
101          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
102          */
103         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
104         unsigned int memcg_low_skipped:1;
105
106         unsigned int hibernation_mode:1;
107
108         /* One of the zones is ready for compaction */
109         unsigned int compaction_ready:1;
110
111         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
112         unsigned int cache_trim_mode:1;
113
114         /* The file pages on the current node are dangerously low */
115         unsigned int file_is_tiny:1;
116
117         /* Allocation order */
118         s8 order;
119
120         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
121         s8 priority;
122
123         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
124         s8 reclaim_idx;
125
126         /* This context's GFP mask */
127         gfp_t gfp_mask;
128
129         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
130         unsigned long nr_scanned;
131
132         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
133         unsigned long nr_reclaimed;
134
135         struct {
136                 unsigned int dirty;
137                 unsigned int unqueued_dirty;
138                 unsigned int congested;
139                 unsigned int writeback;
140                 unsigned int immediate;
141                 unsigned int file_taken;
142                 unsigned int taken;
143         } nr;
144
145         /* for recording the reclaimed slab by now */
146         struct reclaim_state reclaim_state;
147 };
148
149 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
150 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
151         do {                                                            \
152                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
153                         struct page *prev;                              \
154                                                                         \
155                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
156                         prefetchw(&prev->_field);                       \
157                 }                                                       \
158         } while (0)
159 #else
160 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
161 #endif
162
163 /*
164  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
165  */
166 int vm_swappiness = 60;
167 /*
168  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
169  * zones.
170  */
171 unsigned long vm_total_pages;
172
173 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
174                                    struct reclaim_state *rs)
175 {
176         /* Check for an overwrite */
177         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
178
179         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
180         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
181
182         task->reclaim_state = rs;
183 }
184
185 static LIST_HEAD(shrinker_list);
186 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
187
188 #ifdef CONFIG_MEMCG
189 /*
190  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
191  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
192  * for the shrinker, since we don't want to impose
193  * restrictions on their internal registration order.
194  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
195  * bit is set in the shrinkers map.
196  *
197  * This value is used by the function to detect registering
198  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
199  */
200 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
201
202 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
203 static int shrinker_nr_max;
204
205 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
206 {
207         int id, ret = -ENOMEM;
208
209         down_write(&shrinker_rwsem);
210         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
211         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
212         if (id < 0)
213                 goto unlock;
214
215         if (id >= shrinker_nr_max) {
216                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
217                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
218                         goto unlock;
219                 }
220
221                 shrinker_nr_max = id + 1;
222         }
223         shrinker->id = id;
224         ret = 0;
225 unlock:
226         up_write(&shrinker_rwsem);
227         return ret;
228 }
229
230 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
231 {
232         int id = shrinker->id;
233
234         BUG_ON(id < 0);
235
236         down_write(&shrinker_rwsem);
237         idr_remove(&shrinker_idr, id);
238         up_write(&shrinker_rwsem);
239 }
240
241 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
242 {
243         return sc->target_mem_cgroup;
244 }
245
246 /**
247  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
248  * @sc: scan_control in question
249  *
250  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
251  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
252  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
253  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
254  * allocation and configurability.
255  *
256  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
257  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
258  */
259 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
260 {
261         if (!cgroup_reclaim(sc))
262                 return true;
263 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
264         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
265                 return true;
266 #endif
267         return false;
268 }
269 #else
270 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
271 {
272         return 0;
273 }
274
275 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
276 {
277 }
278
279 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
280 {
281         return false;
282 }
283
284 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
285 {
286         return true;
287 }
288 #endif
289
290 /*
291  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
292  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
293  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
294  */
295 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
296 {
297         unsigned long nr;
298
299         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
300                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
301         if (get_nr_swap_pages() > 0)
302                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
303                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
304
305         return nr;
306 }
307
308 /**
309  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
310  * @lruvec: lru vector
311  * @lru: lru to use
312  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
313  */
314 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
315 {
316         unsigned long size = 0;
317         int zid;
318
319         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
320                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
321
322                 if (!managed_zone(zone))
323                         continue;
324
325                 if (!mem_cgroup_disabled())
326                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
327                 else
328                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
329         }
330         return size;
331 }
332
333 /*
334  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
335  */
336 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
337 {
338         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
339
340         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
341                 size *= nr_node_ids;
342
343         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
344         if (!shrinker->nr_deferred)
345                 return -ENOMEM;
346
347         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
348                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
349                         goto free_deferred;
350         }
351
352         return 0;
353
354 free_deferred:
355         kfree(shrinker->nr_deferred);
356         shrinker->nr_deferred = NULL;
357         return -ENOMEM;
358 }
359
360 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
361 {
362         if (!shrinker->nr_deferred)
363                 return;
364
365         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
366                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
367
368         kfree(shrinker->nr_deferred);
369         shrinker->nr_deferred = NULL;
370 }
371
372 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
373 {
374         down_write(&shrinker_rwsem);
375         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
376 #ifdef CONFIG_MEMCG
377         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
378                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
379 #endif
380         up_write(&shrinker_rwsem);
381 }
382
383 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
384 {
385         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
386
387         if (err)
388                 return err;
389         register_shrinker_prepared(shrinker);
390         return 0;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
393
394 /*
395  * Remove one
396  */
397 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
398 {
399         if (!shrinker->nr_deferred)
400                 return;
401         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
402                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
403         down_write(&shrinker_rwsem);
404         list_del(&shrinker->list);
405         up_write(&shrinker_rwsem);
406         kfree(shrinker->nr_deferred);
407         shrinker->nr_deferred = NULL;
408 }
409 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
410
411 #define SHRINK_BATCH 128
412
413 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
414                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
415 {
416         unsigned long freed = 0;
417         unsigned long long delta;
418         long total_scan;
419         long freeable;
420         long nr;
421         long new_nr;
422         int nid = shrinkctl->nid;
423         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
424                                           : SHRINK_BATCH;
425         long scanned = 0, next_deferred;
426
427         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
428                 nid = 0;
429
430         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
431         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
432                 return freeable;
433
434         /*
435          * copy the current shrinker scan count into a local variable
436          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
437          * don't also do this scanning work.
438          */
439         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
440
441         total_scan = nr;
442         if (shrinker->seeks) {
443                 delta = freeable >> priority;
444                 delta *= 4;
445                 do_div(delta, shrinker->seeks);
446         } else {
447                 /*
448                  * These objects don't require any IO to create. Trim
449                  * them aggressively under memory pressure to keep
450                  * them from causing refetches in the IO caches.
451                  */
452                 delta = freeable / 2;
453         }
454
455         total_scan += delta;
456         if (total_scan < 0) {
457                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
458                        shrinker->scan_objects, total_scan);
459                 total_scan = freeable;
460                 next_deferred = nr;
461         } else
462                 next_deferred = total_scan;
463
464         /*
465          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
466          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
467          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
468          * nr being built up so when a shrink that can do some work
469          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
470          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
471          * memory.
472          *
473          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
474          * a large delta change is calculated directly.
475          */
476         if (delta < freeable / 4)
477                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
478
479         /*
480          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
481          * never try to free more than twice the estimate number of
482          * freeable entries.
483          */
484         if (total_scan > freeable * 2)
485                 total_scan = freeable * 2;
486
487         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
488                                    freeable, delta, total_scan, priority);
489
490         /*
491          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
492          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
493          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
494          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
495          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
496          * objects spread over several slabs with usage less than the
497          * batch_size.
498          *
499          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
500          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
501          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
502          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
503          * possible.
504          */
505         while (total_scan >= batch_size ||
506                total_scan >= freeable) {
507                 unsigned long ret;
508                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
509
510                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
511                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
512                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
513                 if (ret == SHRINK_STOP)
514                         break;
515                 freed += ret;
516
517                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
518                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
519                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
520
521                 cond_resched();
522         }
523
524         if (next_deferred >= scanned)
525                 next_deferred -= scanned;
526         else
527                 next_deferred = 0;
528         /*
529          * move the unused scan count back into the shrinker in a
530          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
531          * scan, there is no need to do an update.
532          */
533         if (next_deferred > 0)
534                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
535                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
536         else
537                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
538
539         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
540         return freed;
541 }
542
543 #ifdef CONFIG_MEMCG
544 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
545                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
546 {
547         struct memcg_shrinker_map *map;
548         unsigned long ret, freed = 0;
549         int i;
550
551         if (!mem_cgroup_online(memcg))
552                 return 0;
553
554         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
555                 return 0;
556
557         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
558                                         true);
559         if (unlikely(!map))
560                 goto unlock;
561
562         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
563                 struct shrink_control sc = {
564                         .gfp_mask = gfp_mask,
565                         .nid = nid,
566                         .memcg = memcg,
567                 };
568                 struct shrinker *shrinker;
569
570                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
571                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
572                         if (!shrinker)
573                                 clear_bit(i, map->map);
574                         continue;
575                 }
576
577                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
578                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
579                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
580                         continue;
581
582                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
583                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
584                         clear_bit(i, map->map);
585                         /*
586                          * After the shrinker reported that it had no objects to
587                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
588                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
589                          * added. To make sure, we have the bit set in this
590                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
591                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
592                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
593                          * memcg_set_shrinker_bit():
594                          *
595                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
596                          *   list_add_tail()    clear_bit()
597                          *   <MB>               <MB>
598                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
599                          */
600                         smp_mb__after_atomic();
601                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
602                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
603                                 ret = 0;
604                         else
605                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
606                 }
607                 freed += ret;
608
609                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
610                         freed = freed ? : 1;
611                         break;
612                 }
613         }
614 unlock:
615         up_read(&shrinker_rwsem);
616         return freed;
617 }
618 #else /* CONFIG_MEMCG */
619 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
620                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
621 {
622         return 0;
623 }
624 #endif /* CONFIG_MEMCG */
625
626 /**
627  * shrink_slab - shrink slab caches
628  * @gfp_mask: allocation context
629  * @nid: node whose slab caches to target
630  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
631  * @priority: the reclaim priority
632  *
633  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
634  *
635  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
636  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
637  *
638  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
639  * are called only if it is the root cgroup.
640  *
641  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
642  * in order to get the scan target.
643  *
644  * Returns the number of reclaimed slab objects.
645  */
646 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
647                                  struct mem_cgroup *memcg,
648                                  int priority)
649 {
650         unsigned long ret, freed = 0;
651         struct shrinker *shrinker;
652
653         /*
654          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
655          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
656          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
657          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
658          * oom.
659          */
660         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
661                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
662
663         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
664                 goto out;
665
666         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
667                 struct shrink_control sc = {
668                         .gfp_mask = gfp_mask,
669                         .nid = nid,
670                         .memcg = memcg,
671                 };
672
673                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
674                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
675                         ret = 0;
676                 freed += ret;
677                 /*
678                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
679                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
680                  * by parallel ongoing shrinking.
681                  */
682                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
683                         freed = freed ? : 1;
684                         break;
685                 }
686         }
687
688         up_read(&shrinker_rwsem);
689 out:
690         cond_resched();
691         return freed;
692 }
693
694 void drop_slab_node(int nid)
695 {
696         unsigned long freed;
697
698         do {
699                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
700
701                 freed = 0;
702                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
703                 do {
704                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
705                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
706         } while (freed > 10);
707 }
708
709 void drop_slab(void)
710 {
711         int nid;
712
713         for_each_online_node(nid)
714                 drop_slab_node(nid);
715 }
716
717 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
718 {
719         /*
720          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
721          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
722          * heads at page->private.
723          */
724         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
725                 HPAGE_PMD_NR : 1;
726         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
727 }
728
729 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
730 {
731         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
732                 return 1;
733         if (!inode_write_congested(inode))
734                 return 1;
735         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
736                 return 1;
737         return 0;
738 }
739
740 /*
741  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
742  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
743  * fsync(), msync() or close().
744  *
745  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
746  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
747  * that page is locked, the mapping is pinned.
748  *
749  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
750  * __GFP_FS.
751  */
752 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
753                                 struct page *page, int error)
754 {
755         lock_page(page);
756         if (page_mapping(page) == mapping)
757                 mapping_set_error(mapping, error);
758         unlock_page(page);
759 }
760
761 /* possible outcome of pageout() */
762 typedef enum {
763         /* failed to write page out, page is locked */
764         PAGE_KEEP,
765         /* move page to the active list, page is locked */
766         PAGE_ACTIVATE,
767         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
768         PAGE_SUCCESS,
769         /* page is clean and locked */
770         PAGE_CLEAN,
771 } pageout_t;
772
773 /*
774  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
775  * Calls ->writepage().
776  */
777 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
778 {
779         /*
780          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
781          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
782          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
783          * stalls if we need to run get_block().  We could test
784          * PagePrivate for that.
785          *
786          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
787          * this page's queue, we can perform writeback even if that
788          * will block.
789          *
790          * If the page is swapcache, write it back even if that would
791          * block, for some throttling. This happens by accident, because
792          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
793          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
794          */
795         if (!is_page_cache_freeable(page))
796                 return PAGE_KEEP;
797         if (!mapping) {
798                 /*
799                  * Some data journaling orphaned pages can have
800                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
801                  */
802                 if (page_has_private(page)) {
803                         if (try_to_free_buffers(page)) {
804                                 ClearPageDirty(page);
805                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
806                                 return PAGE_CLEAN;
807                         }
808                 }
809                 return PAGE_KEEP;
810         }
811         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
812                 return PAGE_ACTIVATE;
813         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
814                 return PAGE_KEEP;
815
816         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
817                 int res;
818                 struct writeback_control wbc = {
819                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
820                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
821                         .range_start = 0,
822                         .range_end = LLONG_MAX,
823                         .for_reclaim = 1,
824                 };
825
826                 SetPageReclaim(page);
827                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
828                 if (res < 0)
829                         handle_write_error(mapping, page, res);
830                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
831                         ClearPageReclaim(page);
832                         return PAGE_ACTIVATE;
833                 }
834
835                 if (!PageWriteback(page)) {
836                         /* synchronous write or broken a_ops? */
837                         ClearPageReclaim(page);
838                 }
839                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
840                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
841                 return PAGE_SUCCESS;
842         }
843
844         return PAGE_CLEAN;
845 }
846
847 /*
848  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
849  * gets returned with a refcount of 0.
850  */
851 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
852                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
853 {
854         unsigned long flags;
855         int refcount;
856
857         BUG_ON(!PageLocked(page));
858         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
859
860         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
861         /*
862          * The non racy check for a busy page.
863          *
864          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
865          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
866          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
867          * here, then the following race may occur:
868          *
869          * get_user_pages(&page);
870          * [user mapping goes away]
871          * write_to(page);
872          *                              !PageDirty(page)    [good]
873          * SetPageDirty(page);
874          * put_page(page);
875          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
876          *
877          * [oops, our write_to data is lost]
878          *
879          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
880          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
881          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
882          *
883          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
884          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
885          */
886         refcount = 1 + compound_nr(page);
887         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
888                 goto cannot_free;
889         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
890         if (unlikely(PageDirty(page))) {
891                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
892                 goto cannot_free;
893         }
894
895         if (PageSwapCache(page)) {
896                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
897                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
898                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
899                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
900                 put_swap_page(page, swap);
901         } else {
902                 void (*freepage)(struct page *);
903                 void *shadow = NULL;
904
905                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
906                 /*
907                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
908                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
909                  *
910                  * But don't store shadows in an address space that is
911                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
912                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
913                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
914                  * back.
915                  *
916                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
917                  * only page cache pages found in these are zero pages
918                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
919                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
920                  * same address_space.
921                  */
922                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
923                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
924                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
925                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
926                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
927
928                 if (freepage != NULL)
929                         freepage(page);
930         }
931
932         return 1;
933
934 cannot_free:
935         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
936         return 0;
937 }
938
939 /*
940  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
941  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
942  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
943  * this page.
944  */
945 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
946 {
947         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
948                 /*
949                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
950                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
951                  * atomic operation.
952                  */
953                 page_ref_unfreeze(page, 1);
954                 return 1;
955         }
956         return 0;
957 }
958
959 /**
960  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
961  * @page: page to be put back to appropriate lru list
962  *
963  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
964  * Page may still be unevictable for other reasons.
965  *
966  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
967  */
968 void putback_lru_page(struct page *page)
969 {
970         lru_cache_add(page);
971         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
972 }
973
974 enum page_references {
975         PAGEREF_RECLAIM,
976         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
977         PAGEREF_KEEP,
978         PAGEREF_ACTIVATE,
979 };
980
981 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
982                                                   struct scan_control *sc)
983 {
984         int referenced_ptes, referenced_page;
985         unsigned long vm_flags;
986
987         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
988                                           &vm_flags);
989         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
990
991         /*
992          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
993          * move the page to the unevictable list.
994          */
995         if (vm_flags & VM_LOCKED)
996                 return PAGEREF_RECLAIM;
997
998         if (referenced_ptes) {
999                 if (PageSwapBacked(page))
1000                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1001                 /*
1002                  * All mapped pages start out with page table
1003                  * references from the instantiating fault, so we need
1004                  * to look twice if a mapped file page is used more
1005                  * than once.
1006                  *
1007                  * Mark it and spare it for another trip around the
1008                  * inactive list.  Another page table reference will
1009                  * lead to its activation.
1010                  *
1011                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1012                  * so that recently deactivated but used pages are
1013                  * quickly recovered.
1014                  */
1015                 SetPageReferenced(page);
1016
1017                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1018                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1019
1020                 /*
1021                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1022                  */
1023                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1024                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1025
1026                 return PAGEREF_KEEP;
1027         }
1028
1029         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1030         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1031                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1032
1033         return PAGEREF_RECLAIM;
1034 }
1035
1036 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1037 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1038                                        bool *dirty, bool *writeback)
1039 {
1040         struct address_space *mapping;
1041
1042         /*
1043          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1044          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1045          */
1046         if (!page_is_file_cache(page) ||
1047             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1048                 *dirty = false;
1049                 *writeback = false;
1050                 return;
1051         }
1052
1053         /* By default assume that the page flags are accurate */
1054         *dirty = PageDirty(page);
1055         *writeback = PageWriteback(page);
1056
1057         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1058         if (!page_has_private(page))
1059                 return;
1060
1061         mapping = page_mapping(page);
1062         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1063                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1068  */
1069 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1070                                       struct pglist_data *pgdat,
1071                                       struct scan_control *sc,
1072                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1073                                       struct reclaim_stat *stat,
1074                                       bool ignore_references)
1075 {
1076         LIST_HEAD(ret_pages);
1077         LIST_HEAD(free_pages);
1078         unsigned nr_reclaimed = 0;
1079         unsigned pgactivate = 0;
1080
1081         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1082         cond_resched();
1083
1084         while (!list_empty(page_list)) {
1085                 struct address_space *mapping;
1086                 struct page *page;
1087                 int may_enter_fs;
1088                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1089                 bool dirty, writeback;
1090                 unsigned int nr_pages;
1091
1092                 cond_resched();
1093
1094                 page = lru_to_page(page_list);
1095                 list_del(&page->lru);
1096
1097                 if (!trylock_page(page))
1098                         goto keep;
1099
1100                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1101
1102                 nr_pages = compound_nr(page);
1103
1104                 /* Account the number of base pages even though THP */
1105                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1106
1107                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1108                         goto activate_locked;
1109
1110                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1111                         goto keep_locked;
1112
1113                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1114                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1115
1116                 /*
1117                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1118                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1119                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1120                  * is all dirty unqueued pages.
1121                  */
1122                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1123                 if (dirty || writeback)
1124                         stat->nr_dirty++;
1125
1126                 if (dirty && !writeback)
1127                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1128
1129                 /*
1130                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1131                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1132                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1133                  * end of the LRU a second time.
1134                  */
1135                 mapping = page_mapping(page);
1136                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1137                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1138                     (writeback && PageReclaim(page)))
1139                         stat->nr_congested++;
1140
1141                 /*
1142                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1143                  * are three cases to consider.
1144                  *
1145                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1146                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1147                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1148                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1149                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1150                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1151                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1152                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1153                  *    caller can stall after page list has been processed.
1154                  *
1155                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1156                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1157                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1158                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1159                  *    reclaim and continue scanning.
1160                  *
1161                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1162                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1163                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1164                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1165                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1166                  *    would probably show more reasons.
1167                  *
1168                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1169                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1170                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1171                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1172                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1173                  *
1174                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1175                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1176                  * inactive list and refilling from the active list. The
1177                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1178                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1179                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1180                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1181                  * takes to write them to disk.
1182                  */
1183                 if (PageWriteback(page)) {
1184                         /* Case 1 above */
1185                         if (current_is_kswapd() &&
1186                             PageReclaim(page) &&
1187                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1188                                 stat->nr_immediate++;
1189                                 goto activate_locked;
1190
1191                         /* Case 2 above */
1192                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1193                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1194                                 /*
1195                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1196                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1197                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1198                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1199                                  * enough to care.  What we do want is for this
1200                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1201                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1202                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1203                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1204                                  */
1205                                 SetPageReclaim(page);
1206                                 stat->nr_writeback++;
1207                                 goto activate_locked;
1208
1209                         /* Case 3 above */
1210                         } else {
1211                                 unlock_page(page);
1212                                 wait_on_page_writeback(page);
1213                                 /* then go back and try same page again */
1214                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1215                                 continue;
1216                         }
1217                 }
1218
1219                 if (!ignore_references)
1220                         references = page_check_references(page, sc);
1221
1222                 switch (references) {
1223                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1224                         goto activate_locked;
1225                 case PAGEREF_KEEP:
1226                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1227                         goto keep_locked;
1228                 case PAGEREF_RECLAIM:
1229                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1230                         ; /* try to reclaim the page below */
1231                 }
1232
1233                 /*
1234                  * Anonymous process memory has backing store?
1235                  * Try to allocate it some swap space here.
1236                  * Lazyfree page could be freed directly
1237                  */
1238                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1239                         if (!PageSwapCache(page)) {
1240                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1241                                         goto keep_locked;
1242                                 if (PageTransHuge(page)) {
1243                                         /* cannot split THP, skip it */
1244                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1245                                                 goto activate_locked;
1246                                         /*
1247                                          * Split pages without a PMD map right
1248                                          * away. Chances are some or all of the
1249                                          * tail pages can be freed without IO.
1250                                          */
1251                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1252                                             split_huge_page_to_list(page,
1253                                                                     page_list))
1254                                                 goto activate_locked;
1255                                 }
1256                                 if (!add_to_swap(page)) {
1257                                         if (!PageTransHuge(page))
1258                                                 goto activate_locked_split;
1259                                         /* Fallback to swap normal pages */
1260                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1261                                                                     page_list))
1262                                                 goto activate_locked;
1263 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1264                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1265 #endif
1266                                         if (!add_to_swap(page))
1267                                                 goto activate_locked_split;
1268                                 }
1269
1270                                 may_enter_fs = 1;
1271
1272                                 /* Adding to swap updated mapping */
1273                                 mapping = page_mapping(page);
1274                         }
1275                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1276                         /* Split file THP */
1277                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1278                                 goto keep_locked;
1279                 }
1280
1281                 /*
1282                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1283                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1284                  *
1285                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1286                  * reach here.
1287                  */
1288                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1289                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1290                         nr_pages = 1;
1291                 }
1292
1293                 /*
1294                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1295                  * processes. Try to unmap it here.
1296                  */
1297                 if (page_mapped(page)) {
1298                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1299
1300                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1301                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1302                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1303                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1304                                 goto activate_locked;
1305                         }
1306                 }
1307
1308                 if (PageDirty(page)) {
1309                         /*
1310                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1311                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1312                          * injecting inefficient single-page IO into
1313                          * flusher writeback as much as possible: only
1314                          * write pages when we've encountered many
1315                          * dirty pages, and when we've already scanned
1316                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1317                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1318                          */
1319                         if (page_is_file_cache(page) &&
1320                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1321                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1322                                 /*
1323                                  * Immediately reclaim when written back.
1324                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1325                                  * except we already have the page isolated
1326                                  * and know it's dirty
1327                                  */
1328                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1329                                 SetPageReclaim(page);
1330
1331                                 goto activate_locked;
1332                         }
1333
1334                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1335                                 goto keep_locked;
1336                         if (!may_enter_fs)
1337                                 goto keep_locked;
1338                         if (!sc->may_writepage)
1339                                 goto keep_locked;
1340
1341                         /*
1342                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1343                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1344                          * starts and then write it out here.
1345                          */
1346                         try_to_unmap_flush_dirty();
1347                         switch (pageout(page, mapping)) {
1348                         case PAGE_KEEP:
1349                                 goto keep_locked;
1350                         case PAGE_ACTIVATE:
1351                                 goto activate_locked;
1352                         case PAGE_SUCCESS:
1353                                 if (PageWriteback(page))
1354                                         goto keep;
1355                                 if (PageDirty(page))
1356                                         goto keep;
1357
1358                                 /*
1359                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1360                                  * ahead and try to reclaim the page.
1361                                  */
1362                                 if (!trylock_page(page))
1363                                         goto keep;
1364                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1365                                         goto keep_locked;
1366                                 mapping = page_mapping(page);
1367                         case PAGE_CLEAN:
1368                                 ; /* try to free the page below */
1369                         }
1370                 }
1371
1372                 /*
1373                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1374                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1375                  * the page as well.
1376                  *
1377                  * We do this even if the page is PageDirty().
1378                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1379                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1380                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1381                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1382                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1383                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1384                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1385                  *
1386                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1387                  * the pages which were not successfully invalidated in
1388                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1389                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1390                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1391                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1392                  */
1393                 if (page_has_private(page)) {
1394                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1395                                 goto activate_locked;
1396                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1397                                 unlock_page(page);
1398                                 if (put_page_testzero(page))
1399                                         goto free_it;
1400                                 else {
1401                                         /*
1402                                          * rare race with speculative reference.
1403                                          * the speculative reference will free
1404                                          * this page shortly, so we may
1405                                          * increment nr_reclaimed here (and
1406                                          * leave it off the LRU).
1407                                          */
1408                                         nr_reclaimed++;
1409                                         continue;
1410                                 }
1411                         }
1412                 }
1413
1414                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1415                         /* follow __remove_mapping for reference */
1416                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1417                                 goto keep_locked;
1418                         if (PageDirty(page)) {
1419                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1420                                 goto keep_locked;
1421                         }
1422
1423                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1424                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1425                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1426                                                          sc->target_mem_cgroup))
1427                         goto keep_locked;
1428
1429                 unlock_page(page);
1430 free_it:
1431                 /*
1432                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1433                  * all base pages.
1434                  */
1435                 nr_reclaimed += nr_pages;
1436
1437                 /*
1438                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1439                  * appear not as the counts should be low
1440                  */
1441                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1442                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1443                 else
1444                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1445                 continue;
1446
1447 activate_locked_split:
1448                 /*
1449                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1450                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1451                  */
1452                 if (nr_pages > 1) {
1453                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1454                         nr_pages = 1;
1455                 }
1456 activate_locked:
1457                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1458                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1459                                                 PageMlocked(page)))
1460                         try_to_free_swap(page);
1461                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1462                 if (!PageMlocked(page)) {
1463                         int type = page_is_file_cache(page);
1464                         SetPageActive(page);
1465                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1466                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1467                 }
1468 keep_locked:
1469                 unlock_page(page);
1470 keep:
1471                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1472                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1473         }
1474
1475         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1476
1477         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1478         try_to_unmap_flush();
1479         free_unref_page_list(&free_pages);
1480
1481         list_splice(&ret_pages, page_list);
1482         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1483
1484         return nr_reclaimed;
1485 }
1486
1487 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1488                                             struct list_head *page_list)
1489 {
1490         struct scan_control sc = {
1491                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1492                 .priority = DEF_PRIORITY,
1493                 .may_unmap = 1,
1494         };
1495         struct reclaim_stat dummy_stat;
1496         unsigned long ret;
1497         struct page *page, *next;
1498         LIST_HEAD(clean_pages);
1499
1500         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1501                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1502                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1503                         ClearPageActive(page);
1504                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1505                 }
1506         }
1507
1508         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1509                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1510         list_splice(&clean_pages, page_list);
1511         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1512         return ret;
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1517  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1518  * freed elsewhere are also ignored.
1519  *
1520  * page:        page to consider
1521  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1522  *
1523  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1524  */
1525 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1526 {
1527         int ret = -EINVAL;
1528
1529         /* Only take pages on the LRU. */
1530         if (!PageLRU(page))
1531                 return ret;
1532
1533         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1534         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1535                 return ret;
1536
1537         ret = -EBUSY;
1538
1539         /*
1540          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1541          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1542          * blocking - clean pages for the most part.
1543          *
1544          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1545          * that it is possible to migrate without blocking
1546          */
1547         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1548                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1549                 if (PageWriteback(page))
1550                         return ret;
1551
1552                 if (PageDirty(page)) {
1553                         struct address_space *mapping;
1554                         bool migrate_dirty;
1555
1556                         /*
1557                          * Only pages without mappings or that have a
1558                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1559                          * without blocking. However, we can be racing with
1560                          * truncation so it's necessary to lock the page
1561                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1562                          * the page lock until after the page is removed
1563                          * from the page cache.
1564                          */
1565                         if (!trylock_page(page))
1566                                 return ret;
1567
1568                         mapping = page_mapping(page);
1569                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1570                         unlock_page(page);
1571                         if (!migrate_dirty)
1572                                 return ret;
1573                 }
1574         }
1575
1576         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1577                 return ret;
1578
1579         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1580                 /*
1581                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1582                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1583                  * page release code relies on it.
1584                  */
1585                 ClearPageLRU(page);
1586                 ret = 0;
1587         }
1588
1589         return ret;
1590 }
1591
1592
1593 /*
1594  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1595  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1596  */
1597 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1598                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1599 {
1600         int zid;
1601
1602         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1603                 if (!nr_zone_taken[zid])
1604                         continue;
1605
1606                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1607 #ifdef CONFIG_MEMCG
1608                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1609 #endif
1610         }
1611
1612 }
1613
1614 /**
1615  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1616  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1617  * and working on them outside the LRU lock.
1618  *
1619  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1620  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1621  *
1622  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1623  *
1624  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1625  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1626  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1627  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1628  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1629  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1630  * @lru:        LRU list id for isolating
1631  *
1632  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1633  */
1634 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1635                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1636                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1637                 enum lru_list lru)
1638 {
1639         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1640         unsigned long nr_taken = 0;
1641         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1642         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1643         unsigned long skipped = 0;
1644         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1645         LIST_HEAD(pages_skipped);
1646         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1647
1648         total_scan = 0;
1649         scan = 0;
1650         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1651                 struct page *page;
1652
1653                 page = lru_to_page(src);
1654                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1655
1656                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1657
1658                 nr_pages = compound_nr(page);
1659                 total_scan += nr_pages;
1660
1661                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1662                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1663                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1664                         continue;
1665                 }
1666
1667                 /*
1668                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1669                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1670                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1671                  * pages, triggering a premature OOM.
1672                  *
1673                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1674                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1675                  * only when the page is being freed somewhere else.
1676                  */
1677                 scan += nr_pages;
1678                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1679                 case 0:
1680                         nr_taken += nr_pages;
1681                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1682                         list_move(&page->lru, dst);
1683                         break;
1684
1685                 case -EBUSY:
1686                         /* else it is being freed elsewhere */
1687                         list_move(&page->lru, src);
1688                         continue;
1689
1690                 default:
1691                         BUG();
1692                 }
1693         }
1694
1695         /*
1696          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1697          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1698          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1699          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1700          * system at risk of premature OOM.
1701          */
1702         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1703                 int zid;
1704
1705                 list_splice(&pages_skipped, src);
1706                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1707                         if (!nr_skipped[zid])
1708                                 continue;
1709
1710                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1711                         skipped += nr_skipped[zid];
1712                 }
1713         }
1714         *nr_scanned = total_scan;
1715         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1716                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1717         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1718         return nr_taken;
1719 }
1720
1721 /**
1722  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1723  * @page: page to isolate from its LRU list
1724  *
1725  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1726  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1727  *
1728  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1729  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1730  *
1731  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1732  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1733  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1734  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1735  *
1736  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1737  * found will be decremented.
1738  *
1739  * Restrictions:
1740  *
1741  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1742  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1743  *     without a stable reference).
1744  * (2) the lru_lock must not be held.
1745  * (3) interrupts must be enabled.
1746  */
1747 int isolate_lru_page(struct page *page)
1748 {
1749         int ret = -EBUSY;
1750
1751         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1752         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1753
1754         if (PageLRU(page)) {
1755                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1756                 struct lruvec *lruvec;
1757
1758                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1759                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1760                 if (PageLRU(page)) {
1761                         int lru = page_lru(page);
1762                         get_page(page);
1763                         ClearPageLRU(page);
1764                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1765                         ret = 0;
1766                 }
1767                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1768         }
1769         return ret;
1770 }
1771
1772 /*
1773  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1774  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1775  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1776  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1777  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1778  */
1779 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1780                 struct scan_control *sc)
1781 {
1782         unsigned long inactive, isolated;
1783
1784         if (current_is_kswapd())
1785                 return 0;
1786
1787         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1788                 return 0;
1789
1790         if (file) {
1791                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1792                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1793         } else {
1794                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1795                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1796         }
1797
1798         /*
1799          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1800          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1801          * deadlock.
1802          */
1803         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1804                 inactive >>= 3;
1805
1806         return isolated > inactive;
1807 }
1808
1809 /*
1810  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1811  *
1812  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1813  * processes, from rmap.
1814  *
1815  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1816  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1817  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1818  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1819  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1820  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1821  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1822  *
1823  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1824  * But we had to alter page->flags anyway.
1825  *
1826  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1827  */
1828
1829 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1830                                                      struct list_head *list)
1831 {
1832         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1833         int nr_pages, nr_moved = 0;
1834         LIST_HEAD(pages_to_free);
1835         struct page *page;
1836         enum lru_list lru;
1837
1838         while (!list_empty(list)) {
1839                 page = lru_to_page(list);
1840                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1841                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1842                         list_del(&page->lru);
1843                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1844                         putback_lru_page(page);
1845                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1846                         continue;
1847                 }
1848                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1849
1850                 SetPageLRU(page);
1851                 lru = page_lru(page);
1852
1853                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1854                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1855                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1856
1857                 if (put_page_testzero(page)) {
1858                         __ClearPageLRU(page);
1859                         __ClearPageActive(page);
1860                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1861
1862                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1863                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1864                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1865                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1866                         } else
1867                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1868                 } else {
1869                         nr_moved += nr_pages;
1870                 }
1871         }
1872
1873         /*
1874          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1875          */
1876         list_splice(&pages_to_free, list);
1877
1878         return nr_moved;
1879 }
1880
1881 /*
1882  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1883  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1884  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1885  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1886  */
1887 static int current_may_throttle(void)
1888 {
1889         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1890                 current->backing_dev_info == NULL ||
1891                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1892 }
1893
1894 /*
1895  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1896  * of reclaimed pages
1897  */
1898 static noinline_for_stack unsigned long
1899 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1900                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1901 {
1902         LIST_HEAD(page_list);
1903         unsigned long nr_scanned;
1904         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1905         unsigned long nr_taken;
1906         struct reclaim_stat stat;
1907         int file = is_file_lru(lru);
1908         enum vm_event_item item;
1909         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1910         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1911         bool stalled = false;
1912
1913         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1914                 if (stalled)
1915                         return 0;
1916
1917                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1918                 msleep(100);
1919                 stalled = true;
1920
1921                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1922                 if (fatal_signal_pending(current))
1923                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1924         }
1925
1926         lru_add_drain();
1927
1928         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1929
1930         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1931                                      &nr_scanned, sc, lru);
1932
1933         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1934         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1935
1936         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1937         if (!cgroup_reclaim(sc))
1938                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1939         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1940         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1941
1942         if (nr_taken == 0)
1943                 return 0;
1944
1945         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1946                                 &stat, false);
1947
1948         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1949
1950         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1951         if (!cgroup_reclaim(sc))
1952                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1953         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1954         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
1955         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
1956
1957         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
1958
1959         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1960
1961         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1962
1963         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1964         free_unref_page_list(&page_list);
1965
1966         /*
1967          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1968          * implies that flushers are not doing their job. This can
1969          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1970          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1971          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1972          * dirty pages grows not through writes but through memory
1973          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1974          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1975          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1976          */
1977         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1978                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1979
1980         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1981         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1982         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1983         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1984         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1985         sc->nr.taken += nr_taken;
1986         if (file)
1987                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1988
1989         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1990                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1991         return nr_reclaimed;
1992 }
1993
1994 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1995                                struct lruvec *lruvec,
1996                                struct scan_control *sc,
1997                                enum lru_list lru)
1998 {
1999         unsigned long nr_taken;
2000         unsigned long nr_scanned;
2001         unsigned long vm_flags;
2002         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2003         LIST_HEAD(l_active);
2004         LIST_HEAD(l_inactive);
2005         struct page *page;
2006         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2007         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2008         unsigned nr_rotated = 0;
2009         int file = is_file_lru(lru);
2010         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2011
2012         lru_add_drain();
2013
2014         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2015
2016         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2017                                      &nr_scanned, sc, lru);
2018
2019         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2020         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2021
2022         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2023         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2024
2025         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2026
2027         while (!list_empty(&l_hold)) {
2028                 cond_resched();
2029                 page = lru_to_page(&l_hold);
2030                 list_del(&page->lru);
2031
2032                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2033                         putback_lru_page(page);
2034                         continue;
2035                 }
2036
2037                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2038                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2039                                 if (page_has_private(page))
2040                                         try_to_release_page(page, 0);
2041                                 unlock_page(page);
2042                         }
2043                 }
2044
2045                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2046                                     &vm_flags)) {
2047                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2048                         /*
2049                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2050                          * give them one more trip around the active list. So
2051                          * that executable code get better chances to stay in
2052                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2053                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2054                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2055                          * so we ignore them here.
2056                          */
2057                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2058                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2059                                 continue;
2060                         }
2061                 }
2062
2063                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2064                 SetPageWorkingset(page);
2065                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2066         }
2067
2068         /*
2069          * Move pages back to the lru list.
2070          */
2071         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2072         /*
2073          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2074          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2075          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2076          * get_scan_count.
2077          */
2078         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2079
2080         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2081         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2082         /* Keep all free pages in l_active list */
2083         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2084
2085         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2086         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2087
2088         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2089         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2090
2091         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2092         free_unref_page_list(&l_active);
2093         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2094                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2095 }
2096
2097 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2098 {
2099         int nid = -1;
2100         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2101         LIST_HEAD(node_page_list);
2102         struct reclaim_stat dummy_stat;
2103         struct page *page;
2104         struct scan_control sc = {
2105                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2106                 .priority = DEF_PRIORITY,
2107                 .may_writepage = 1,
2108                 .may_unmap = 1,
2109                 .may_swap = 1,
2110         };
2111
2112         while (!list_empty(page_list)) {
2113                 page = lru_to_page(page_list);
2114                 if (nid == -1) {
2115                         nid = page_to_nid(page);
2116                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2117                 }
2118
2119                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2120                         ClearPageActive(page);
2121                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2122                         continue;
2123                 }
2124
2125                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2126                                                 NODE_DATA(nid),
2127                                                 &sc, 0,
2128                                                 &dummy_stat, false);
2129                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2130                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2131                         list_del(&page->lru);
2132                         putback_lru_page(page);
2133                 }
2134
2135                 nid = -1;
2136         }
2137
2138         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2139                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2140                                                 NODE_DATA(nid),
2141                                                 &sc, 0,
2142                                                 &dummy_stat, false);
2143                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2144                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2145                         list_del(&page->lru);
2146                         putback_lru_page(page);
2147                 }
2148         }
2149
2150         return nr_reclaimed;
2151 }
2152
2153 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2154                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2155 {
2156         if (is_active_lru(lru)) {
2157                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2158                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2159                 else
2160                         sc->skipped_deactivate = 1;
2161                 return 0;
2162         }
2163
2164         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2165 }
2166
2167 /*
2168  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2169  * to do too much work.
2170  *
2171  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2172  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2173  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2174  *
2175  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2176  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2177  *
2178  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2179  *
2180  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2181  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2182  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2183  *
2184  * total     target    max
2185  * memory    ratio     inactive
2186  * -------------------------------------
2187  *   10MB       1         5MB
2188  *  100MB       1        50MB
2189  *    1GB       3       250MB
2190  *   10GB      10       0.9GB
2191  *  100GB      31         3GB
2192  *    1TB     101        10GB
2193  *   10TB     320        32GB
2194  */
2195 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2196 {
2197         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2198         unsigned long inactive, active;
2199         unsigned long inactive_ratio;
2200         unsigned long gb;
2201
2202         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2203         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2204
2205         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2206         if (gb)
2207                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2208         else
2209                 inactive_ratio = 1;
2210
2211         return inactive * inactive_ratio < active;
2212 }
2213
2214 enum scan_balance {
2215         SCAN_EQUAL,
2216         SCAN_FRACT,
2217         SCAN_ANON,
2218         SCAN_FILE,
2219 };
2220
2221 /*
2222  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2223  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2224  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2225  * onto the active list instead of evict.
2226  *
2227  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2228  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2229  */
2230 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2231                            unsigned long *nr)
2232 {
2233         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2234         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2235         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2236         u64 fraction[2];
2237         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2238         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2239         unsigned long anon_prio, file_prio;
2240         enum scan_balance scan_balance;
2241         unsigned long anon, file;
2242         unsigned long ap, fp;
2243         enum lru_list lru;
2244
2245         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2246         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2247                 scan_balance = SCAN_FILE;
2248                 goto out;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2253          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2254          * disable swapping for individual groups completely when
2255          * using the memory controller's swap limit feature would be
2256          * too expensive.
2257          */
2258         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2259                 scan_balance = SCAN_FILE;
2260                 goto out;
2261         }
2262
2263         /*
2264          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2265          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2266          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2267          */
2268         if (!sc->priority && swappiness) {
2269                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2270                 goto out;
2271         }
2272
2273         /*
2274          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2275          */
2276         if (sc->file_is_tiny) {
2277                 scan_balance = SCAN_ANON;
2278                 goto out;
2279         }
2280
2281         /*
2282          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2283          * anything from the anonymous working right now.
2284          */
2285         if (sc->cache_trim_mode) {
2286                 scan_balance = SCAN_FILE;
2287                 goto out;
2288         }
2289
2290         scan_balance = SCAN_FRACT;
2291
2292         /*
2293          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2294          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2295          */
2296         anon_prio = swappiness;
2297         file_prio = 200 - anon_prio;
2298
2299         /*
2300          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2301          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2302          * ratios to determine how valuable each cache is.
2303          *
2304          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2305          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2306          * up weighing recent references more than old ones.
2307          *
2308          * anon in [0], file in [1]
2309          */
2310
2311         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2312                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2313         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2314                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2315
2316         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2317         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2318                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2319                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2320         }
2321
2322         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2323                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2324                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2325         }
2326
2327         /*
2328          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2329          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2330          * each list that were recently referenced and in active use.
2331          */
2332         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2333         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2334
2335         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2336         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2337         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2338
2339         fraction[0] = ap;
2340         fraction[1] = fp;
2341         denominator = ap + fp + 1;
2342 out:
2343         for_each_evictable_lru(lru) {
2344                 int file = is_file_lru(lru);
2345                 unsigned long lruvec_size;
2346                 unsigned long scan;
2347                 unsigned long protection;
2348
2349                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2350                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2351                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2352
2353                 if (protection) {
2354                         /*
2355                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2356                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2357                          * setting.
2358                          *
2359                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2360                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2361                          * approach the memory protection threshold, to totally
2362                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2363                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2364                          * also means we simply get no protection at all if we
2365                          * set it too low, which is not ideal.
2366                          *
2367                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2368                          * pressure by how much of the total memory used is
2369                          * within protection thresholds.
2370                          *
2371                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2372                          * we skip over all groups that are within their low
2373                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2374                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2375                          * the best-effort low protection. However, we still
2376                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2377                          * that case instead of simply punishing them all
2378                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2379                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2380                          * again by how much of the total memory used is under
2381                          * hard protection.
2382                          */
2383                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2384
2385                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2386                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2387
2388                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2389                                 cgroup_size;
2390
2391                         /*
2392                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2393                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2394                          * sc->priority further than desirable.
2395                          */
2396                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2397                 } else {
2398                         scan = lruvec_size;
2399                 }
2400
2401                 scan >>= sc->priority;
2402
2403                 /*
2404                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2405                  * scrape out the remaining cache.
2406                  */
2407                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2408                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2409
2410                 switch (scan_balance) {
2411                 case SCAN_EQUAL:
2412                         /* Scan lists relative to size */
2413                         break;
2414                 case SCAN_FRACT:
2415                         /*
2416                          * Scan types proportional to swappiness and
2417                          * their relative recent reclaim efficiency.
2418                          * Make sure we don't miss the last page on
2419                          * the offlined memory cgroups because of a
2420                          * round-off error.
2421                          */
2422                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2423                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2424                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2425                                                   denominator);
2426                         break;
2427                 case SCAN_FILE:
2428                 case SCAN_ANON:
2429                         /* Scan one type exclusively */
2430                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2431                                 lruvec_size = 0;
2432                                 scan = 0;
2433                         }
2434                         break;
2435                 default:
2436                         /* Look ma, no brain */
2437                         BUG();
2438                 }
2439
2440                 nr[lru] = scan;
2441         }
2442 }
2443
2444 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2445 {
2446         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2447         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2448         unsigned long nr_to_scan;
2449         enum lru_list lru;
2450         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2451         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2452         struct blk_plug plug;
2453         bool scan_adjusted;
2454
2455         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2456
2457         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2458         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2459
2460         /*
2461          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2462          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2463          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2464          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2465          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2466          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2467          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2468          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2469          * dropped to zero at the first pass.
2470          */
2471         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2472                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2473
2474         blk_start_plug(&plug);
2475         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2476                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2477                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2478                 unsigned long nr_scanned;
2479
2480                 for_each_evictable_lru(lru) {
2481                         if (nr[lru]) {
2482                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2483                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2484
2485                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2486                                                             lruvec, sc);
2487                         }
2488                 }
2489
2490                 cond_resched();
2491
2492                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2493                         continue;
2494
2495                 /*
2496                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2497                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2498                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2499                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2500                  * proportional to the original scan target.
2501                  */
2502                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2503                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2504
2505                 /*
2506                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2507                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2508                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2509                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2510                  */
2511                 if (!nr_file || !nr_anon)
2512                         break;
2513
2514                 if (nr_file > nr_anon) {
2515                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2516                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2517                         lru = LRU_BASE;
2518                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2519                 } else {
2520                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2521                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2522                         lru = LRU_FILE;
2523                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2524                 }
2525
2526                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2527                 nr[lru] = 0;
2528                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2529
2530                 /*
2531                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2532                  * scan target and the percentage scanning already complete
2533                  */
2534                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2535                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2536                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2537                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2538
2539                 lru += LRU_ACTIVE;
2540                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2541                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2542                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2543
2544                 scan_adjusted = true;
2545         }
2546         blk_finish_plug(&plug);
2547         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2548
2549         /*
2550          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2551          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2552          */
2553         if (total_swap_pages && inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2554                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2555                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2556 }
2557
2558 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2559 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2560 {
2561         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2562                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2563                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2564                 return true;
2565
2566         return false;
2567 }
2568
2569 /*
2570  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2571  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2572  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2573  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2574  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2575  */
2576 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2577                                         unsigned long nr_reclaimed,
2578                                         struct scan_control *sc)
2579 {
2580         unsigned long pages_for_compaction;
2581         unsigned long inactive_lru_pages;
2582         int z;
2583
2584         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2585         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2586                 return false;
2587
2588         /*
2589          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2590          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2591          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2592          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2593          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2594          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2595          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2596          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2597          */
2598         if (!nr_reclaimed)
2599                 return false;
2600
2601         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2602         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2603                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2604                 if (!managed_zone(zone))
2605                         continue;
2606
2607                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2608                 case COMPACT_SUCCESS:
2609                 case COMPACT_CONTINUE:
2610                         return false;
2611                 default:
2612                         /* check next zone */
2613                         ;
2614                 }
2615         }
2616
2617         /*
2618          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2619          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2620          */
2621         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2622         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2623         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2624                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2625
2626         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2627 }
2628
2629 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2630 {
2631         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2632         struct mem_cgroup *memcg;
2633
2634         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2635         do {
2636                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2637                 unsigned long reclaimed;
2638                 unsigned long scanned;
2639
2640                 switch (mem_cgroup_protected(target_memcg, memcg)) {
2641                 case MEMCG_PROT_MIN:
2642                         /*
2643                          * Hard protection.
2644                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2645                          */
2646                         continue;
2647                 case MEMCG_PROT_LOW:
2648                         /*
2649                          * Soft protection.
2650                          * Respect the protection only as long as
2651                          * there is an unprotected supply
2652                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2653                          */
2654                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2655                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2656                                 continue;
2657                         }
2658                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2659                         break;
2660                 case MEMCG_PROT_NONE:
2661                         /*
2662                          * All protection thresholds breached. We may
2663                          * still choose to vary the scan pressure
2664                          * applied based on by how much the cgroup in
2665                          * question has exceeded its protection
2666                          * thresholds (see get_scan_count).
2667                          */
2668                         break;
2669                 }
2670
2671                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2672                 scanned = sc->nr_scanned;
2673
2674                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2675
2676                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2677                             sc->priority);
2678
2679                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2680                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2681                            sc->nr_scanned - scanned,
2682                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2683
2684         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2685 }
2686
2687 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2688 {
2689         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2690         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2691         struct lruvec *target_lruvec;
2692         bool reclaimable = false;
2693         unsigned long file;
2694
2695         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2696
2697 again:
2698         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2699
2700         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2701         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2702
2703         /*
2704          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2705          * and file LRU lists.
2706          */
2707         if (!sc->force_deactivate) {
2708                 unsigned long refaults;
2709
2710                 if (inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2711                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2712                 else
2713                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2714
2715                 /*
2716                  * When refaults are being observed, it means a new
2717                  * workingset is being established. Deactivate to get
2718                  * rid of any stale active pages quickly.
2719                  */
2720                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2721                                              WORKINGSET_ACTIVATE);
2722                 if (refaults != target_lruvec->refaults ||
2723                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2724                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2725                 else
2726                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2727         } else
2728                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2729
2730         /*
2731          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2732          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2733          * anonymous pages.
2734          */
2735         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2736         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2737                 sc->cache_trim_mode = 1;
2738         else
2739                 sc->cache_trim_mode = 0;
2740
2741         /*
2742          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2743          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2744          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2745          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2746          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2747          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2748          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2749          */
2750         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2751                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2752                 unsigned long free, anon;
2753                 int z;
2754
2755                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2756                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2757                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2758
2759                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2760                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2761                         if (!managed_zone(zone))
2762                                 continue;
2763
2764                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2765                 }
2766
2767                 /*
2768                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2769                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2770                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2771                  */
2772                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2773
2774                 sc->file_is_tiny =
2775                         file + free <= total_high_wmark &&
2776                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2777                         anon >> sc->priority;
2778         }
2779
2780         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
2781
2782         if (reclaim_state) {
2783                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2784                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2785         }
2786
2787         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2788         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2789                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
2790                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2791
2792         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2793                 reclaimable = true;
2794
2795         if (current_is_kswapd()) {
2796                 /*
2797                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2798                  * it implies that the long-lived page allocation rate
2799                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
2800                  * global limits are not being effective at throttling
2801                  * processes due to the page distribution throughout
2802                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
2803                  * device. The only option is to throttle from reclaim
2804                  * context which is not ideal as there is no guarantee
2805                  * the dirtying process is throttled in the same way
2806                  * balance_dirty_pages() manages.
2807                  *
2808                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2809                  * count the number of pages under pages flagged for
2810                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
2811                  * in the nr_immediate check below.
2812                  */
2813                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2814                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2815
2816                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2817                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2818                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2819
2820                 /*
2821                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2822                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2823                  * implies that pages are cycling through the LRU
2824                  * faster than they are written so also forcibly stall.
2825                  */
2826                 if (sc->nr.immediate)
2827                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2828         }
2829
2830         /*
2831          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
2832          * scanned were backed by a congested BDI and
2833          * wait_iff_congested will stall.
2834          *
2835          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2836          * stalling in wait_iff_congested().
2837          */
2838         if ((current_is_kswapd() ||
2839              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
2840             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2841                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
2842
2843         /*
2844          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2845          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2846          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2847          * the LRU too quickly.
2848          */
2849         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
2850             !sc->hibernation_mode &&
2851             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
2852                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2853
2854         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2855                                     sc))
2856                 goto again;
2857
2858         /*
2859          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2860          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2861          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2862          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2863          */
2864         if (reclaimable)
2865                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2870  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2871  * should reclaim first.
2872  */
2873 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2874 {
2875         unsigned long watermark;
2876         enum compact_result suitable;
2877
2878         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2879         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2880                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2881                 return true;
2882         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2883                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2884                 return false;
2885
2886         /*
2887          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2888          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2889          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2890          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2891          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2892          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2893          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2894          */
2895         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2896
2897         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2898 }
2899
2900 /*
2901  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2902  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2903  * request.
2904  *
2905  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2906  * scan then give up on it.
2907  */
2908 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2909 {
2910         struct zoneref *z;
2911         struct zone *zone;
2912         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2913         unsigned long nr_soft_scanned;
2914         gfp_t orig_mask;
2915         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2916
2917         /*
2918          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2919          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2920          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2921          */
2922         orig_mask = sc->gfp_mask;
2923         if (buffer_heads_over_limit) {
2924                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2925                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2926         }
2927
2928         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2929                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2930                 /*
2931                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2932                  * to global LRU.
2933                  */
2934                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2935                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2936                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2937                                 continue;
2938
2939                         /*
2940                          * If we already have plenty of memory free for
2941                          * compaction in this zone, don't free any more.
2942                          * Even though compaction is invoked for any
2943                          * non-zero order, only frequent costly order
2944                          * reclamation is disruptive enough to become a
2945                          * noticeable problem, like transparent huge
2946                          * page allocations.
2947                          */
2948                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2949                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2950                             compaction_ready(zone, sc)) {
2951                                 sc->compaction_ready = true;
2952                                 continue;
2953                         }
2954
2955                         /*
2956                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2957                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2958                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2959                          * the user prefers lower zones being preserved.
2960                          */
2961                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2962                                 continue;
2963
2964                         /*
2965                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2966                          * and returns the number of reclaimed pages and
2967                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2968                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2969                          */
2970                         nr_soft_scanned = 0;
2971                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2972                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2973                                                 &nr_soft_scanned);
2974                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2975                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2976                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2977                 }
2978
2979                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2980                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2981                         continue;
2982                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2983                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2984         }
2985
2986         /*
2987          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2988          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2989          */
2990         sc->gfp_mask = orig_mask;
2991 }
2992
2993 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
2994 {
2995         struct lruvec *target_lruvec;
2996         unsigned long refaults;
2997
2998         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
2999         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3000         target_lruvec->refaults = refaults;
3001 }
3002
3003 /*
3004  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3005  *
3006  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3007  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3008  *
3009  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3010  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3011  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3012  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3013  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3014  * work, and the allocation attempt will fail.
3015  *
3016  * returns:     0, if no pages reclaimed
3017  *              else, the number of pages reclaimed
3018  */
3019 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3020                                           struct scan_control *sc)
3021 {
3022         int initial_priority = sc->priority;
3023         pg_data_t *last_pgdat;
3024         struct zoneref *z;
3025         struct zone *zone;
3026 retry:
3027         delayacct_freepages_start();
3028
3029         if (!cgroup_reclaim(sc))
3030                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3031
3032         do {
3033                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3034                                 sc->priority);
3035                 sc->nr_scanned = 0;
3036                 shrink_zones(zonelist, sc);
3037
3038                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3039                         break;
3040
3041                 if (sc->compaction_ready)
3042                         break;
3043
3044                 /*
3045                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3046                  * writepage even in laptop mode.
3047                  */
3048                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3049                         sc->may_writepage = 1;
3050         } while (--sc->priority >= 0);
3051
3052         last_pgdat = NULL;
3053         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3054                                         sc->nodemask) {
3055                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3056                         continue;
3057                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3058
3059                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3060
3061                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3062                         struct lruvec *lruvec;
3063
3064                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3065                                                    zone->zone_pgdat);
3066                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3067                 }
3068         }
3069
3070         delayacct_freepages_end();
3071
3072         if (sc->nr_reclaimed)
3073                 return sc->nr_reclaimed;
3074
3075         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3076         if (sc->compaction_ready)
3077                 return 1;
3078
3079         /*
3080          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3081          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3082          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3083          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3084          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3085          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3086          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3087          */
3088         if (sc->skipped_deactivate) {
3089                 sc->priority = initial_priority;
3090                 sc->force_deactivate = 1;
3091                 sc->skipped_deactivate = 0;
3092                 goto retry;
3093         }
3094
3095         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3096         if (sc->memcg_low_skipped) {
3097                 sc->priority = initial_priority;
3098                 sc->force_deactivate = 0;
3099                 sc->skipped_deactivate = 0;
3100                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3101                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3102                 goto retry;
3103         }
3104
3105         return 0;
3106 }
3107
3108 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3109 {
3110         struct zone *zone;
3111         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3112         unsigned long free_pages = 0;
3113         int i;
3114         bool wmark_ok;
3115
3116         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3117                 return true;
3118
3119         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3120                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3121                 if (!managed_zone(zone))
3122                         continue;
3123
3124                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3125                         continue;
3126
3127                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3128                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3129         }
3130
3131         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3132         if (!pfmemalloc_reserve)
3133                 return true;
3134
3135         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3136
3137         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3138         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3139                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3140                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3141                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3142         }
3143
3144         return wmark_ok;
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3149  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3150  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3151  * when the low watermark is reached.
3152  *
3153  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3154  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3155  */
3156 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3157                                         nodemask_t *nodemask)
3158 {
3159         struct zoneref *z;
3160         struct zone *zone;
3161         pg_data_t *pgdat = NULL;
3162
3163         /*
3164          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3165          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3166          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3167          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3168          * processes to block on log_wait_commit().
3169          */
3170         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3171                 goto out;
3172
3173         /*
3174          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3175          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3176          */
3177         if (fatal_signal_pending(current))
3178                 goto out;
3179
3180         /*
3181          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3182          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3183          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3184          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3185          *
3186          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3187          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3188          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3189          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3190          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3191          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3192          * should make reasonable progress.
3193          */
3194         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3195                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3196                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3197                         continue;
3198
3199                 /* Throttle based on the first usable node */
3200                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3201                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3202                         goto out;
3203                 break;
3204         }
3205
3206         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3207         if (!pgdat)
3208                 goto out;
3209
3210         /* Account for the throttling */
3211         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3212
3213         /*
3214          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3215          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3216          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3217          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3218          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3219          * second before continuing.
3220          */
3221         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3222                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3223                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3224
3225                 goto check_pending;
3226         }
3227
3228         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3229         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3230                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3231
3232 check_pending:
3233         if (fatal_signal_pending(current))
3234                 return true;
3235
3236 out:
3237         return false;
3238 }
3239
3240 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3241                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3242 {
3243         unsigned long nr_reclaimed;
3244         struct scan_control sc = {
3245                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3246                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3247                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3248                 .order = order,
3249                 .nodemask = nodemask,
3250                 .priority = DEF_PRIORITY,
3251                 .may_writepage = !laptop_mode,
3252                 .may_unmap = 1,
3253                 .may_swap = 1,
3254         };
3255
3256         /*
3257          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3258          * Confirm they are large enough for max values.
3259          */
3260         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3261         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3262         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3263
3264         /*
3265          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3266          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3267          * point.
3268          */
3269         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3270                 return 1;
3271
3272         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3273         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3274
3275         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3276
3277         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3278         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3279
3280         return nr_reclaimed;
3281 }
3282
3283 #ifdef CONFIG_MEMCG
3284
3285 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3286 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3287                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3288                                                 pg_data_t *pgdat,
3289                                                 unsigned long *nr_scanned)
3290 {
3291         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3292         struct scan_control sc = {
3293                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3294                 .target_mem_cgroup = memcg,
3295                 .may_writepage = !laptop_mode,
3296                 .may_unmap = 1,
3297                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3298                 .may_swap = !noswap,
3299         };
3300
3301         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3302
3303         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3304                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3305
3306         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3307                                                       sc.gfp_mask);
3308
3309         /*
3310          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3311          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3312          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3313          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3314          * the priority and make it zero.
3315          */
3316         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3317
3318         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3319
3320         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3321
3322         return sc.nr_reclaimed;
3323 }
3324
3325 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3326                                            unsigned long nr_pages,
3327                                            gfp_t gfp_mask,
3328                                            bool may_swap)
3329 {
3330         unsigned long nr_reclaimed;
3331         unsigned long pflags;
3332         unsigned int noreclaim_flag;
3333         struct scan_control sc = {
3334                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3335                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3336                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3337                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3338                 .target_mem_cgroup = memcg,
3339                 .priority = DEF_PRIORITY,
3340                 .may_writepage = !laptop_mode,
3341                 .may_unmap = 1,
3342                 .may_swap = may_swap,
3343         };
3344         /*
3345          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3346          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3347          * the reclaim does not bail out early.
3348          */
3349         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3350
3351         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3352
3353         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3354
3355         psi_memstall_enter(&pflags);
3356         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3357
3358         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3359
3360         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3361         psi_memstall_leave(&pflags);
3362
3363         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3364         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3365
3366         return nr_reclaimed;
3367 }
3368 #endif
3369
3370 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3371                                 struct scan_control *sc)
3372 {
3373         struct mem_cgroup *memcg;
3374         struct lruvec *lruvec;
3375
3376         if (!total_swap_pages)
3377                 return;
3378
3379         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3380         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3381                 return;
3382
3383         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3384         do {
3385                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3386                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3387                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3388                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3389         } while (memcg);
3390 }
3391
3392 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3393 {
3394         int i;
3395         struct zone *zone;
3396
3397         /*
3398          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3399          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3400          * should not be checked at the time time as reclaim would
3401          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3402          * zone is balanced.
3403          */
3404         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3405                 zone = pgdat->node_zones + i;
3406                 if (!managed_zone(zone))
3407                         continue;
3408
3409                 if (zone->watermark_boost)
3410                         return true;
3411         }
3412
3413         return false;
3414 }
3415
3416 /*
3417  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3418  * and classzone_idx
3419  */
3420 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3421 {
3422         int i;
3423         unsigned long mark = -1;
3424         struct zone *zone;
3425
3426         /*
3427          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3428          * meet watermarks.
3429          */
3430         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3431                 zone = pgdat->node_zones + i;
3432
3433                 if (!managed_zone(zone))
3434                         continue;
3435
3436                 mark = high_wmark_pages(zone);
3437                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3438                         return true;
3439         }
3440
3441         /*
3442          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3443          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3444          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3445          */
3446         if (mark == -1)
3447                 return true;
3448
3449         return false;
3450 }
3451
3452 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3453 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3454 {
3455         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3456
3457         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3458         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3459         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3460 }
3461
3462 /*
3463  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3464  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3465  *
3466  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3467  */
3468 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3469 {
3470         /*
3471          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3472          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3473          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3474          * throttled. There is also a potential race if processes get
3475          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3476          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3477          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3478          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3479          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3480          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3481          * that here we are under prepare_to_wait().
3482          */
3483         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3484                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3485
3486         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3487         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3488                 return true;
3489
3490         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3491                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3492                 return true;
3493         }
3494
3495         return false;
3496 }
3497
3498 /*
3499  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3500  * zone that is currently unbalanced.
3501  *
3502  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3503  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3504  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3505  */
3506 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3507                                struct scan_control *sc)
3508 {
3509         struct zone *zone;
3510         int z;
3511
3512         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3513         sc->nr_to_reclaim = 0;
3514         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3515                 zone = pgdat->node_zones + z;
3516                 if (!managed_zone(zone))
3517                         continue;
3518
3519                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3520         }
3521
3522         /*
3523          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3524          * now pressure is applied based on node LRU order.
3525          */
3526         shrink_node(pgdat, sc);
3527
3528         /*
3529          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3530          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3531          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3532          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3533          * can direct reclaim/compact.
3534          */
3535         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3536                 sc->order = 0;
3537
3538         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3539 }
3540
3541 /*
3542  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3543  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3544  * balanced.
3545  *
3546  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3547  *
3548  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3549  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3550  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3551  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3552  * balanced.
3553  */
3554 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3555 {
3556         int i;
3557         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3558         unsigned long nr_soft_scanned;
3559         unsigned long pflags;
3560         unsigned long nr_boost_reclaim;
3561         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3562         bool boosted;
3563         struct zone *zone;
3564         struct scan_control sc = {
3565                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3566                 .order = order,
3567                 .may_unmap = 1,
3568         };
3569
3570         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3571         psi_memstall_enter(&pflags);
3572         __fs_reclaim_acquire();
3573
3574         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3575
3576         /*
3577          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3578          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3579          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3580          */
3581         nr_boost_reclaim = 0;
3582         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3583                 zone = pgdat->node_zones + i;
3584                 if (!managed_zone(zone))
3585                         continue;
3586
3587                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3588                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3589         }
3590         boosted = nr_boost_reclaim;
3591
3592 restart:
3593         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3594         do {
3595                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3596                 bool raise_priority = true;
3597                 bool balanced;
3598                 bool ret;
3599
3600                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3601
3602                 /*
3603                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3604                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3605                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3606                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3607                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3608                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3609                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3610                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3611                  */
3612                 if (buffer_heads_over_limit) {
3613                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3614                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3615                                 if (!managed_zone(zone))
3616                                         continue;
3617
3618                                 sc.reclaim_idx = i;
3619                                 break;
3620                         }
3621                 }
3622
3623                 /*
3624                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3625                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3626                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3627                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3628                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3629                  */
3630                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3631                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3632                         nr_boost_reclaim = 0;
3633                         goto restart;
3634                 }
3635
3636                 /*
3637                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3638                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3639                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3640                  */
3641                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3642                         goto out;
3643
3644                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3645                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3646                         raise_priority = false;
3647
3648                 /*
3649                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3650                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3651                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3652                  * reclaim will be aborted.
3653                  */
3654                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3655                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3656
3657                 /*
3658                  * Do some background aging of the anon list, to give
3659                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3660                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3661                  * about consistent aging.
3662                  */
3663                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3664
3665                 /*
3666                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3667                  * even in laptop mode.
3668                  */
3669                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3670                         sc.may_writepage = 1;
3671
3672                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3673                 sc.nr_scanned = 0;
3674                 nr_soft_scanned = 0;
3675                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3676                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3677                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3678
3679                 /*
3680                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3681                  * enough pages are already being scanned that that high
3682                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3683                  */
3684                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3685                         raise_priority = false;
3686
3687                 /*
3688                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3689                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3690                  * able to safely make forward progress. Wake them
3691                  */
3692                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3693                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3694                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3695
3696                 /* Check if kswapd should be suspending */
3697                 __fs_reclaim_release();
3698                 ret = try_to_freeze();
3699                 __fs_reclaim_acquire();
3700                 if (ret || kthread_should_stop())
3701                         break;
3702
3703                 /*
3704                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3705                  * progress in reclaiming pages
3706                  */
3707                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3708                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3709
3710                 /*
3711                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3712                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3713                  * extreme circumstances.
3714                  */
3715                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3716                         break;
3717
3718                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3719                         sc.priority--;
3720         } while (sc.priority >= 1);
3721
3722         if (!sc.nr_reclaimed)
3723                 pgdat->kswapd_failures++;
3724
3725 out:
3726         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3727         if (boosted) {
3728                 unsigned long flags;
3729
3730                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3731                         if (!zone_boosts[i])
3732                                 continue;
3733
3734                         /* Increments are under the zone lock */
3735                         zone = pgdat->node_zones + i;
3736                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3737                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3738                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3739                 }
3740
3741                 /*
3742                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3743                  * pageblocks.
3744                  */
3745                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3746         }
3747
3748         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3749         __fs_reclaim_release();
3750         psi_memstall_leave(&pflags);
3751         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3752
3753         /*
3754          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3755          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3756          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3757          * remain at the higher level.
3758          */
3759         return sc.order;
3760 }
3761
3762 /*
3763  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3764  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3765  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3766  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3767  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3768  */
3769 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3770                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3771 {
3772         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3773                 return prev_classzone_idx;
3774         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3775 }
3776
3777 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3778                                 unsigned int classzone_idx)
3779 {
3780         long remaining = 0;
3781         DEFINE_WAIT(wait);
3782
3783         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3784                 return;
3785
3786         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3787
3788         /*
3789          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3790          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3791          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3792          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3793          * succeed.
3794          */
3795         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3796                 /*
3797                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3798                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3799                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3800                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3801                  */
3802                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3803
3804                 /*
3805                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3806                  * allocation of the requested order possible.
3807                  */
3808                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3809
3810                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3811
3812                 /*
3813                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3814                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3815                  * the previous request that slept prematurely.
3816                  */
3817                 if (remaining) {
3818                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3819                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3820                 }
3821
3822                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3823                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3824         }
3825
3826         /*
3827          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3828          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3829          */
3830         if (!remaining &&
3831             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3832                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3833
3834                 /*
3835                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3836                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3837                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3838                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3839                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3840                  * them before going back to sleep.
3841                  */
3842                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3843
3844                 if (!kthread_should_stop())
3845                         schedule();
3846
3847                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3848         } else {
3849                 if (remaining)
3850                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3851                 else
3852                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3853         }
3854         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3855 }
3856
3857 /*
3858  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3859  * from the init process.
3860  *
3861  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3862  * free memory available even if there is no other activity
3863  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3864  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3865  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3866  *
3867  * If there are applications that are active memory-allocators
3868  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3869  */
3870 static int kswapd(void *p)
3871 {
3872         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3873         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3874         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3875         struct task_struct *tsk = current;
3876         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3877
3878         if (!cpumask_empty(cpumask))
3879                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3880
3881         /*
3882          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3883          * and that if we need more memory we should get access to it
3884          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3885          * never get caught in the normal page freeing logic.
3886          *
3887          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3888          * you need a small amount of memory in order to be able to
3889          * page out something else, and this flag essentially protects
3890          * us from recursively trying to free more memory as we're
3891          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3892          */
3893         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3894         set_freezable();
3895
3896         pgdat->kswapd_order = 0;
3897         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3898         for ( ; ; ) {
3899                 bool ret;
3900
3901                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3902                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3903
3904 kswapd_try_sleep:
3905                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3906                                         classzone_idx);
3907
3908                 /* Read the new order and classzone_idx */
3909                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3910                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3911                 pgdat->kswapd_order = 0;
3912                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3913
3914                 ret = try_to_freeze();
3915                 if (kthread_should_stop())
3916                         break;
3917
3918                 /*
3919                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3920                  * after returning from the refrigerator
3921                  */
3922                 if (ret)
3923                         continue;
3924
3925                 /*
3926                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3927                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3928                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3929                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3930                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3931                  * request (alloc_order).
3932                  */
3933                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3934                                                 alloc_order);
3935                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3936                 if (reclaim_order < alloc_order)
3937                         goto kswapd_try_sleep;
3938         }
3939
3940         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3941
3942         return 0;
3943 }
3944
3945 /*
3946  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3947  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3948  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3949  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3950  * needed.
3951  */
3952 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3953                    enum zone_type classzone_idx)
3954 {
3955         pg_data_t *pgdat;
3956
3957         if (!managed_zone(zone))
3958                 return;
3959
3960         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3961                 return;
3962         pgdat = zone->zone_pgdat;
3963
3964         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3965                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3966         else
3967                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3968                                                   classzone_idx);
3969         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3970         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3971                 return;
3972
3973         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3974         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3975             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3976              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3977                 /*
3978                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3979                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3980                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3981                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3982                  * ratelimit its work.
3983                  */
3984                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3985                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3986                 return;
3987         }
3988
3989         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3990                                       gfp_flags);
3991         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3992 }
3993
3994 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3995 /*
3996  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3997  * freed pages.
3998  *
3999  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4000  * LRU order by reclaiming preferentially
4001  * inactive > active > active referenced > active mapped
4002  */
4003 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4004 {
4005         struct scan_control sc = {
4006                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4007                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4008                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4009                 .priority = DEF_PRIORITY,
4010                 .may_writepage = 1,
4011                 .may_unmap = 1,
4012                 .may_swap = 1,
4013                 .hibernation_mode = 1,
4014         };
4015         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4016         unsigned long nr_reclaimed;
4017         unsigned int noreclaim_flag;
4018
4019         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4020         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4021         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4022
4023         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4024
4025         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4026         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4027         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4028
4029         return nr_reclaimed;
4030 }
4031 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4032
4033 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4034    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4035    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4036    restore their cpu bindings. */
4037 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4038 {
4039         int nid;
4040
4041         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4042                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4043                 const struct cpumask *mask;
4044
4045                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4046
4047                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4048                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4049                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4050         }
4051         return 0;
4052 }
4053
4054 /*
4055  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4056  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4057  */
4058 int kswapd_run(int nid)
4059 {
4060         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4061         int ret = 0;
4062
4063         if (pgdat->kswapd)
4064                 return 0;
4065
4066         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4067         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4068                 /* failure at boot is fatal */
4069                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4070                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4071                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4072                 pgdat->kswapd = NULL;
4073         }
4074         return ret;
4075 }
4076
4077 /*
4078  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4079  * hold mem_hotplug_begin/end().
4080  */
4081 void kswapd_stop(int nid)
4082 {
4083         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4084
4085         if (kswapd) {
4086                 kthread_stop(kswapd);
4087                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4088         }
4089 }
4090
4091 static int __init kswapd_init(void)
4092 {
4093         int nid, ret;
4094
4095         swap_setup();
4096         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4097                 kswapd_run(nid);
4098         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4099                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4100                                         NULL);
4101         WARN_ON(ret < 0);
4102         return 0;
4103 }
4104
4105 module_init(kswapd_init)
4106
4107 #ifdef CONFIG_NUMA
4108 /*
4109  * Node reclaim mode
4110  *
4111  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4112  * the watermarks.
4113  */
4114 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4115
4116 #define RECLAIM_WRITE (1<<0)    /* Writeout pages during reclaim */
4117 #define RECLAIM_UNMAP (1<<1)    /* Unmap pages during reclaim */
4118
4119 /*
4120  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4121  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4122  * a zone.
4123  */
4124 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4125
4126 /*
4127  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4128  * occur.
4129  */
4130 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4131
4132 /*
4133  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4134  * slab reclaim needs to occur.
4135  */
4136 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4137
4138 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4139 {
4140         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4141         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4142                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4143
4144         /*
4145          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4146          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4147          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4148          */
4149         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4150 }
4151
4152 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4153 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4154 {
4155         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4156         unsigned long delta = 0;
4157
4158         /*
4159          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4160          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4161          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4162          * a better estimate
4163          */
4164         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4165                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4166         else
4167                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4168
4169         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4170         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4171                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4172
4173         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4174         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4175                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4176
4177         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4178 }
4179
4180 /*
4181  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4182  */
4183 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4184 {
4185         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4186         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4187         struct task_struct *p = current;
4188         unsigned int noreclaim_flag;
4189         struct scan_control sc = {
4190                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4191                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4192                 .order = order,
4193                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4194                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4195                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4196                 .may_swap = 1,
4197                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4198         };
4199
4200         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4201                                            sc.gfp_mask);
4202
4203         cond_resched();
4204         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4205         /*
4206          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4207          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4208          * and RECLAIM_UNMAP.
4209          */
4210         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4211         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4212         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4213
4214         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4215                 /*
4216                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4217                  * priorities until we have enough memory freed.
4218                  */
4219                 do {
4220                         shrink_node(pgdat, &sc);
4221                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4222         }
4223
4224         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4225         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4226         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4227         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4228
4229         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4230
4231         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4232 }
4233
4234 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4235 {
4236         int ret;
4237
4238         /*
4239          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4240          * slab pages if we are over the defined limits.
4241          *
4242          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4243          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4244          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4245          * if less than a specified percentage of the node is used by
4246          * unmapped file backed pages.
4247          */
4248         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4249             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4250                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4251
4252         /*
4253          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4254          */
4255         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4256                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4257
4258         /*
4259          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4260          * have associated processors. This will favor the local processor
4261          * over remote processors and spread off node memory allocations
4262          * as wide as possible.
4263          */
4264         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4265                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4266
4267         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4268                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4269
4270         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4271         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4272
4273         if (!ret)
4274                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4275
4276         return ret;
4277 }
4278 #endif
4279
4280 /*
4281  * page_evictable - test whether a page is evictable
4282  * @page: the page to test
4283  *
4284  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4285  * lists vs unevictable list.
4286  *
4287  * Reasons page might not be evictable:
4288  * (1) page's mapping marked unevictable
4289  * (2) page is part of an mlocked VMA
4290  *
4291  */
4292 int page_evictable(struct page *page)
4293 {
4294         int ret;
4295
4296         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4297         rcu_read_lock();
4298         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4299         rcu_read_unlock();
4300         return ret;
4301 }
4302
4303 /**
4304  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4305  * appropriate zone lru list
4306  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4307  *
4308  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4309  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4310  * should be only used for lru pages.
4311  */
4312 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4313 {
4314         struct lruvec *lruvec;
4315         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4316         int pgscanned = 0;
4317         int pgrescued = 0;
4318         int i;
4319
4320         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4321                 struct page *page = pvec->pages[i];
4322                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4323
4324                 pgscanned++;
4325                 if (pagepgdat != pgdat) {
4326                         if (pgdat)
4327                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4328                         pgdat = pagepgdat;
4329                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4330                 }
4331                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4332
4333                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4334                         continue;
4335
4336                 if (page_evictable(page)) {
4337                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4338
4339                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4340                         ClearPageUnevictable(page);
4341                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4342                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4343                         pgrescued++;
4344                 }
4345         }
4346
4347         if (pgdat) {
4348                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4349                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4350                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4351         }
4352 }
4353 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);