OSDN Git Service

SSSE3 emulation for invalid opcode
[android-x86/kernel.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49 #include <linux/debugfs.h>
50
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/div64.h>
53
54 #include <linux/swapops.h>
55 #include <linux/balloon_compaction.h>
56
57 #include "internal.h"
58
59 #define CREATE_TRACE_POINTS
60 #include <trace/events/vmscan.h>
61
62 struct scan_control {
63         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
64         unsigned long nr_to_reclaim;
65
66         /* This context's GFP mask */
67         gfp_t gfp_mask;
68
69         /* Allocation order */
70         int order;
71
72         /*
73          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
74          * are scanned.
75          */
76         nodemask_t      *nodemask;
77
78         /*
79          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
80          * primary target of this reclaim invocation.
81          */
82         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
83
84         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
85         int priority;
86
87         unsigned int may_writepage:1;
88
89         /* Can mapped pages be reclaimed? */
90         unsigned int may_unmap:1;
91
92         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
93         unsigned int may_swap:1;
94
95         unsigned int hibernation_mode:1;
96
97         /* One of the zones is ready for compaction */
98         unsigned int compaction_ready:1;
99
100         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
101         unsigned long nr_scanned;
102
103         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
104         unsigned long nr_reclaimed;
105 };
106
107 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
108
109 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
110 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
111         do {                                                            \
112                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
113                         struct page *prev;                              \
114                                                                         \
115                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
116                         prefetch(&prev->_field);                        \
117                 }                                                       \
118         } while (0)
119 #else
120 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
121 #endif
122
123 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
124 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
125         do {                                                            \
126                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
127                         struct page *prev;                              \
128                                                                         \
129                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
130                         prefetchw(&prev->_field);                       \
131                 }                                                       \
132         } while (0)
133 #else
134 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
135 #endif
136
137 /*
138  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
139  */
140 int vm_swappiness = 60;
141 /*
142  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
143  * zones.
144  */
145 unsigned long vm_total_pages;
146
147 static LIST_HEAD(shrinker_list);
148 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
149
150 #ifdef CONFIG_MEMCG
151 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
152 {
153         return !sc->target_mem_cgroup;
154 }
155 #else
156 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
157 {
158         return true;
159 }
160 #endif
161
162 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
163 {
164         int nr;
165
166         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
167              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
168
169         if (get_nr_swap_pages() > 0)
170                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
171                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
172
173         return nr;
174 }
175
176 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
177 {
178         return zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED) <
179                 zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
180 }
181
182 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
183 {
184         if (!mem_cgroup_disabled())
185                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
186
187         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
188 }
189
190 struct dentry *debug_file;
191
192 static int debug_shrinker_show(struct seq_file *s, void *unused)
193 {
194         struct shrinker *shrinker;
195         struct shrink_control sc;
196
197         sc.gfp_mask = -1;
198         sc.nr_to_scan = 0;
199
200         down_read(&shrinker_rwsem);
201         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
202                 unsigned long num_objs;
203
204                 num_objs = shrinker->count_objects(shrinker, &sc);
205                 seq_printf(s, "%pf %ld\n", shrinker->scan_objects, num_objs);
206         }
207         up_read(&shrinker_rwsem);
208         return 0;
209 }
210
211 static int debug_shrinker_open(struct inode *inode, struct file *file)
212 {
213         return single_open(file, debug_shrinker_show, inode->i_private);
214 }
215
216 static const struct file_operations debug_shrinker_fops = {
217         .open = debug_shrinker_open,
218         .read = seq_read,
219         .llseek = seq_lseek,
220         .release = single_release,
221 };
222
223 /*
224  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
225  */
226 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
227 {
228         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
229
230         /*
231          * If we only have one possible node in the system anyway, save
232          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
233          * will save memory and some small loop time later.
234          */
235         if (nr_node_ids == 1)
236                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
237
238         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
239                 size *= nr_node_ids;
240
241         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
242         if (!shrinker->nr_deferred)
243                 return -ENOMEM;
244
245         down_write(&shrinker_rwsem);
246         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
247         up_write(&shrinker_rwsem);
248         return 0;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
251
252 static int __init add_shrinker_debug(void)
253 {
254         debugfs_create_file("shrinker", 0644, NULL, NULL,
255                             &debug_shrinker_fops);
256         return 0;
257 }
258
259 late_initcall(add_shrinker_debug);
260
261 /*
262  * Remove one
263  */
264 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
265 {
266         down_write(&shrinker_rwsem);
267         list_del(&shrinker->list);
268         up_write(&shrinker_rwsem);
269         kfree(shrinker->nr_deferred);
270 }
271 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
272
273 #define SHRINK_BATCH 128
274
275 static unsigned long
276 shrink_slab_node(struct shrink_control *shrinkctl, struct shrinker *shrinker,
277                  unsigned long nr_pages_scanned, unsigned long lru_pages)
278 {
279         unsigned long freed = 0;
280         unsigned long long delta;
281         long total_scan;
282         long freeable;
283         long nr;
284         long new_nr;
285         int nid = shrinkctl->nid;
286         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
287                                           : SHRINK_BATCH;
288
289         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
290         if (freeable == 0)
291                 return 0;
292
293         /*
294          * copy the current shrinker scan count into a local variable
295          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
296          * don't also do this scanning work.
297          */
298         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
299
300         total_scan = nr;
301         delta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;
302         delta *= freeable;
303         do_div(delta, lru_pages + 1);
304         total_scan += delta;
305         if (total_scan < 0) {
306                 printk(KERN_ERR
307                 "shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
308                        shrinker->scan_objects, total_scan);
309                 total_scan = freeable;
310         }
311
312         /*
313          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
314          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
315          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
316          * nr being built up so when a shrink that can do some work
317          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
318          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
319          * memory.
320          *
321          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
322          * a large delta change is calculated directly.
323          */
324         if (delta < freeable / 4)
325                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
326
327         /*
328          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
329          * never try to free more than twice the estimate number of
330          * freeable entries.
331          */
332         if (total_scan > freeable * 2)
333                 total_scan = freeable * 2;
334
335         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
336                                 nr_pages_scanned, lru_pages,
337                                 freeable, delta, total_scan);
338
339         /*
340          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
341          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
342          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
343          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
344          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
345          * objects spread over several slabs with usage less than the
346          * batch_size.
347          *
348          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
349          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
350          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
351          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
352          * possible.
353          */
354         while (total_scan >= batch_size ||
355                total_scan >= freeable) {
356                 unsigned long ret;
357                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
358
359                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
360                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
361                 if (ret == SHRINK_STOP)
362                         break;
363                 freed += ret;
364
365                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
366                 total_scan -= nr_to_scan;
367
368                 cond_resched();
369         }
370
371         /*
372          * move the unused scan count back into the shrinker in a
373          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
374          * scan, there is no need to do an update.
375          */
376         if (total_scan > 0)
377                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
378                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
379         else
380                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
381
382         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
383         return freed;
384 }
385
386 /*
387  * Call the shrink functions to age shrinkable caches
388  *
389  * Here we assume it costs one seek to replace a lru page and that it also
390  * takes a seek to recreate a cache object.  With this in mind we age equal
391  * percentages of the lru and ageable caches.  This should balance the seeks
392  * generated by these structures.
393  *
394  * If the vm encountered mapped pages on the LRU it increase the pressure on
395  * slab to avoid swapping.
396  *
397  * We do weird things to avoid (scanned*seeks*entries) overflowing 32 bits.
398  *
399  * `lru_pages' represents the number of on-LRU pages in all the zones which
400  * are eligible for the caller's allocation attempt.  It is used for balancing
401  * slab reclaim versus page reclaim.
402  *
403  * Returns the number of slab objects which we shrunk.
404  */
405 unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
406                           unsigned long nr_pages_scanned,
407                           unsigned long lru_pages)
408 {
409         struct shrinker *shrinker;
410         unsigned long freed = 0;
411
412         if (nr_pages_scanned == 0)
413                 nr_pages_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
414
415         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
416                 /*
417                  * If we would return 0, our callers would understand that we
418                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
419                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
420                  * time.
421                  */
422                 freed = 1;
423                 goto out;
424         }
425
426         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
427                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)) {
428                         shrinkctl->nid = 0;
429                         freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
430                                         nr_pages_scanned, lru_pages);
431                         continue;
432                 }
433
434                 for_each_node_mask(shrinkctl->nid, shrinkctl->nodes_to_scan) {
435                         if (node_online(shrinkctl->nid))
436                                 freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
437                                                 nr_pages_scanned, lru_pages);
438
439                 }
440         }
441         up_read(&shrinker_rwsem);
442 out:
443         cond_resched();
444         return freed;
445 }
446
447 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
448 {
449         /*
450          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
451          * that isolated the page, the page cache radix tree and
452          * optional buffer heads at page->private.
453          */
454         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
455 }
456
457 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
458                               struct scan_control *sc)
459 {
460         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
461                 return 1;
462         if (!bdi_write_congested(bdi))
463                 return 1;
464         if (bdi == current->backing_dev_info)
465                 return 1;
466         return 0;
467 }
468
469 /*
470  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
471  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
472  * fsync(), msync() or close().
473  *
474  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
475  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
476  * that page is locked, the mapping is pinned.
477  *
478  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
479  * __GFP_FS.
480  */
481 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
482                                 struct page *page, int error)
483 {
484         lock_page(page);
485         if (page_mapping(page) == mapping)
486                 mapping_set_error(mapping, error);
487         unlock_page(page);
488 }
489
490 /* possible outcome of pageout() */
491 typedef enum {
492         /* failed to write page out, page is locked */
493         PAGE_KEEP,
494         /* move page to the active list, page is locked */
495         PAGE_ACTIVATE,
496         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
497         PAGE_SUCCESS,
498         /* page is clean and locked */
499         PAGE_CLEAN,
500 } pageout_t;
501
502 /*
503  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
504  * Calls ->writepage().
505  */
506 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
507                          struct scan_control *sc)
508 {
509         /*
510          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
511          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
512          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
513          * stalls if we need to run get_block().  We could test
514          * PagePrivate for that.
515          *
516          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
517          * this page's queue, we can perform writeback even if that
518          * will block.
519          *
520          * If the page is swapcache, write it back even if that would
521          * block, for some throttling. This happens by accident, because
522          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
523          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
524          */
525         if (!is_page_cache_freeable(page))
526                 return PAGE_KEEP;
527         if (!mapping) {
528                 /*
529                  * Some data journaling orphaned pages can have
530                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
531                  */
532                 if (page_has_private(page)) {
533                         if (try_to_free_buffers(page)) {
534                                 ClearPageDirty(page);
535                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
536                                 return PAGE_CLEAN;
537                         }
538                 }
539                 return PAGE_KEEP;
540         }
541         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
542                 return PAGE_ACTIVATE;
543         if (!may_write_to_queue(mapping->backing_dev_info, sc))
544                 return PAGE_KEEP;
545
546         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
547                 int res;
548                 struct writeback_control wbc = {
549                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
550                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
551                         .range_start = 0,
552                         .range_end = LLONG_MAX,
553                         .for_reclaim = 1,
554                 };
555
556                 SetPageReclaim(page);
557                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
558                 if (res < 0)
559                         handle_write_error(mapping, page, res);
560                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
561                         ClearPageReclaim(page);
562                         return PAGE_ACTIVATE;
563                 }
564
565                 if (!PageWriteback(page)) {
566                         /* synchronous write or broken a_ops? */
567                         ClearPageReclaim(page);
568                 }
569                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
570                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
571                 return PAGE_SUCCESS;
572         }
573
574         return PAGE_CLEAN;
575 }
576
577 /*
578  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
579  * gets returned with a refcount of 0.
580  */
581 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
582                             bool reclaimed)
583 {
584         BUG_ON(!PageLocked(page));
585         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
586
587         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
588         /*
589          * The non racy check for a busy page.
590          *
591          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
592          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
593          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
594          * here, then the following race may occur:
595          *
596          * get_user_pages(&page);
597          * [user mapping goes away]
598          * write_to(page);
599          *                              !PageDirty(page)    [good]
600          * SetPageDirty(page);
601          * put_page(page);
602          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
603          *
604          * [oops, our write_to data is lost]
605          *
606          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
607          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
608          * load is not satisfied before that of page->_count.
609          *
610          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
611          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
612          */
613         if (!page_freeze_refs(page, 2))
614                 goto cannot_free;
615         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
616         if (unlikely(PageDirty(page))) {
617                 page_unfreeze_refs(page, 2);
618                 goto cannot_free;
619         }
620
621         if (PageSwapCache(page)) {
622                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
623                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
624                 __delete_from_swap_cache(page);
625                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
626                 swapcache_free(swap);
627         } else {
628                 void (*freepage)(struct page *);
629                 void *shadow = NULL;
630
631                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
632                 /*
633                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
634                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
635                  *
636                  * But don't store shadows in an address space that is
637                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
638                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
639                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
640                  * back.
641                  */
642                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
643                     !mapping_exiting(mapping))
644                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
645                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
646                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
647
648                 if (freepage != NULL)
649                         freepage(page);
650         }
651
652         return 1;
653
654 cannot_free:
655         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
656         return 0;
657 }
658
659 /*
660  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
661  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
662  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
663  * this page.
664  */
665 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
666 {
667         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
668                 /*
669                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
670                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
671                  * atomic operation.
672                  */
673                 page_unfreeze_refs(page, 1);
674                 return 1;
675         }
676         return 0;
677 }
678
679 /**
680  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
681  * @page: page to be put back to appropriate lru list
682  *
683  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
684  * Page may still be unevictable for other reasons.
685  *
686  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
687  */
688 void putback_lru_page(struct page *page)
689 {
690         bool is_unevictable;
691         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
692
693         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
694
695 redo:
696         ClearPageUnevictable(page);
697
698         if (page_evictable(page)) {
699                 /*
700                  * For evictable pages, we can use the cache.
701                  * In event of a race, worst case is we end up with an
702                  * unevictable page on [in]active list.
703                  * We know how to handle that.
704                  */
705                 is_unevictable = false;
706                 lru_cache_add(page);
707         } else {
708                 /*
709                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
710                  * list.
711                  */
712                 is_unevictable = true;
713                 add_page_to_unevictable_list(page);
714                 /*
715                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
716                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
717                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
718                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
719                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
720                  * the page back to the evictable list.
721                  *
722                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
723                  */
724                 smp_mb();
725         }
726
727         /*
728          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
729          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
730          * check after we added it to the list, again.
731          */
732         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
733                 if (!isolate_lru_page(page)) {
734                         put_page(page);
735                         goto redo;
736                 }
737                 /* This means someone else dropped this page from LRU
738                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
739                  * nothing to do here.
740                  */
741         }
742
743         if (was_unevictable && !is_unevictable)
744                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
745         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
746                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
747
748         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
749 }
750
751 enum page_references {
752         PAGEREF_RECLAIM,
753         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
754         PAGEREF_KEEP,
755         PAGEREF_ACTIVATE,
756 };
757
758 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
759                                                   struct scan_control *sc)
760 {
761         int referenced_ptes, referenced_page;
762         unsigned long vm_flags;
763
764         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
765                                           &vm_flags);
766         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
767
768         /*
769          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
770          * move the page to the unevictable list.
771          */
772         if (vm_flags & VM_LOCKED)
773                 return PAGEREF_RECLAIM;
774
775         if (referenced_ptes) {
776                 if (PageSwapBacked(page))
777                         return PAGEREF_ACTIVATE;
778                 /*
779                  * All mapped pages start out with page table
780                  * references from the instantiating fault, so we need
781                  * to look twice if a mapped file page is used more
782                  * than once.
783                  *
784                  * Mark it and spare it for another trip around the
785                  * inactive list.  Another page table reference will
786                  * lead to its activation.
787                  *
788                  * Note: the mark is set for activated pages as well
789                  * so that recently deactivated but used pages are
790                  * quickly recovered.
791                  */
792                 SetPageReferenced(page);
793
794                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
795                         return PAGEREF_ACTIVATE;
796
797                 /*
798                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
799                  */
800                 if (vm_flags & VM_EXEC)
801                         return PAGEREF_ACTIVATE;
802
803                 return PAGEREF_KEEP;
804         }
805
806         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
807         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
808                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
809
810         return PAGEREF_RECLAIM;
811 }
812
813 /* Check if a page is dirty or under writeback */
814 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
815                                        bool *dirty, bool *writeback)
816 {
817         struct address_space *mapping;
818
819         /*
820          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
821          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
822          */
823         if (!page_is_file_cache(page)) {
824                 *dirty = false;
825                 *writeback = false;
826                 return;
827         }
828
829         /* By default assume that the page flags are accurate */
830         *dirty = PageDirty(page);
831         *writeback = PageWriteback(page);
832
833         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
834         if (!page_has_private(page))
835                 return;
836
837         mapping = page_mapping(page);
838         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
839                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
840 }
841
842 /*
843  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
844  */
845 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
846                                       struct zone *zone,
847                                       struct scan_control *sc,
848                                       enum ttu_flags ttu_flags,
849                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
850                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
851                                       unsigned long *ret_nr_congested,
852                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
853                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
854                                       bool force_reclaim)
855 {
856         LIST_HEAD(ret_pages);
857         LIST_HEAD(free_pages);
858         int pgactivate = 0;
859         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
860         unsigned long nr_dirty = 0;
861         unsigned long nr_congested = 0;
862         unsigned long nr_reclaimed = 0;
863         unsigned long nr_writeback = 0;
864         unsigned long nr_immediate = 0;
865
866         cond_resched();
867
868         while (!list_empty(page_list)) {
869                 struct address_space *mapping;
870                 struct page *page;
871                 int may_enter_fs;
872                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
873                 bool dirty, writeback;
874
875                 cond_resched();
876
877                 page = lru_to_page(page_list);
878                 list_del(&page->lru);
879
880                 if (!trylock_page(page))
881                         goto keep;
882
883                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
884                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
885
886                 sc->nr_scanned++;
887
888                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
889                         goto cull_mlocked;
890
891                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
892                         goto keep_locked;
893
894                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
895                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
896                         sc->nr_scanned++;
897
898                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
899                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
900
901                 /*
902                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
903                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
904                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
905                  * is all dirty unqueued pages.
906                  */
907                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
908                 if (dirty || writeback)
909                         nr_dirty++;
910
911                 if (dirty && !writeback)
912                         nr_unqueued_dirty++;
913
914                 /*
915                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
916                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
917                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
918                  * end of the LRU a second time.
919                  */
920                 mapping = page_mapping(page);
921                 if ((mapping && bdi_write_congested(mapping->backing_dev_info)) ||
922                     (writeback && PageReclaim(page)))
923                         nr_congested++;
924
925                 /*
926                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
927                  * are three cases to consider.
928                  *
929                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
930                  *    under writeback and this page is both under writeback and
931                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
932                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
933                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
934                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
935                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
936                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
937                  *    caller can stall after page list has been processed.
938                  *
939                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
940                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
941                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
942                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
943                  *
944                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
945                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
946                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
947                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
948                  *    would probably show more reasons.
949                  *
950                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
951                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
952                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
953                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
954                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
955                  *
956                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
957                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
958                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
959                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
960                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
961                  */
962                 if (PageWriteback(page)) {
963                         /* Case 1 above */
964                         if (current_is_kswapd() &&
965                             PageReclaim(page) &&
966                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
967                                 nr_immediate++;
968                                 goto keep_locked;
969
970                         /* Case 2 above */
971                         } else if (global_reclaim(sc) ||
972                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
973                                 /*
974                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
975                                  * might have just cleared PageReclaim, then
976                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
977                                  * as PageReadahead - but that does not matter
978                                  * enough to care.  What we do want is for this
979                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
980                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
981                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
982                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
983                                  */
984                                 SetPageReclaim(page);
985                                 nr_writeback++;
986
987                                 goto keep_locked;
988
989                         /* Case 3 above */
990                         } else {
991                                 wait_on_page_writeback(page);
992                         }
993                 }
994
995                 if (!force_reclaim)
996                         references = page_check_references(page, sc);
997
998                 switch (references) {
999                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1000                         goto activate_locked;
1001                 case PAGEREF_KEEP:
1002                         goto keep_locked;
1003                 case PAGEREF_RECLAIM:
1004                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1005                         ; /* try to reclaim the page below */
1006                 }
1007
1008                 /*
1009                  * Anonymous process memory has backing store?
1010                  * Try to allocate it some swap space here.
1011                  */
1012                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
1013                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1014                                 goto keep_locked;
1015                         if (!add_to_swap(page, page_list))
1016                                 goto activate_locked;
1017                         may_enter_fs = 1;
1018
1019                         /* Adding to swap updated mapping */
1020                         mapping = page_mapping(page);
1021                 }
1022
1023                 /*
1024                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1025                  * processes. Try to unmap it here.
1026                  */
1027                 if (page_mapped(page) && mapping) {
1028                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
1029                         case SWAP_FAIL:
1030                                 goto activate_locked;
1031                         case SWAP_AGAIN:
1032                                 goto keep_locked;
1033                         case SWAP_MLOCK:
1034                                 goto cull_mlocked;
1035                         case SWAP_SUCCESS:
1036                                 ; /* try to free the page below */
1037                         }
1038                 }
1039
1040                 if (PageDirty(page)) {
1041                         /*
1042                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
1043                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1044                          * if many dirty pages have been encountered.
1045                          */
1046                         if (page_is_file_cache(page) &&
1047                                         (!current_is_kswapd() ||
1048                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1049                                 /*
1050                                  * Immediately reclaim when written back.
1051                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1052                                  * except we already have the page isolated
1053                                  * and know it's dirty
1054                                  */
1055                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1056                                 SetPageReclaim(page);
1057
1058                                 goto keep_locked;
1059                         }
1060
1061                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1062                                 goto keep_locked;
1063                         if (!may_enter_fs)
1064                                 goto keep_locked;
1065                         if (!sc->may_writepage)
1066                                 goto keep_locked;
1067
1068                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1069                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1070                         case PAGE_KEEP:
1071                                 goto keep_locked;
1072                         case PAGE_ACTIVATE:
1073                                 goto activate_locked;
1074                         case PAGE_SUCCESS:
1075                                 if (PageWriteback(page))
1076                                         goto keep;
1077                                 if (PageDirty(page))
1078                                         goto keep;
1079
1080                                 /*
1081                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1082                                  * ahead and try to reclaim the page.
1083                                  */
1084                                 if (!trylock_page(page))
1085                                         goto keep;
1086                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1087                                         goto keep_locked;
1088                                 mapping = page_mapping(page);
1089                         case PAGE_CLEAN:
1090                                 ; /* try to free the page below */
1091                         }
1092                 }
1093
1094                 /*
1095                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1096                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1097                  * the page as well.
1098                  *
1099                  * We do this even if the page is PageDirty().
1100                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1101                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1102                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1103                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1104                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1105                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1106                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1107                  *
1108                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1109                  * the pages which were not successfully invalidated in
1110                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1111                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1112                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1113                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1114                  */
1115                 if (page_has_private(page)) {
1116                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1117                                 goto activate_locked;
1118                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1119                                 unlock_page(page);
1120                                 if (put_page_testzero(page))
1121                                         goto free_it;
1122                                 else {
1123                                         /*
1124                                          * rare race with speculative reference.
1125                                          * the speculative reference will free
1126                                          * this page shortly, so we may
1127                                          * increment nr_reclaimed here (and
1128                                          * leave it off the LRU).
1129                                          */
1130                                         nr_reclaimed++;
1131                                         continue;
1132                                 }
1133                         }
1134                 }
1135
1136                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1137                         goto keep_locked;
1138
1139                 /*
1140                  * At this point, we have no other references and there is
1141                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1142                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1143                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1144                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1145                  */
1146                 __clear_page_locked(page);
1147 free_it:
1148                 nr_reclaimed++;
1149
1150                 /*
1151                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1152                  * appear not as the counts should be low
1153                  */
1154                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1155                 continue;
1156
1157 cull_mlocked:
1158                 if (PageSwapCache(page))
1159                         try_to_free_swap(page);
1160                 unlock_page(page);
1161                 putback_lru_page(page);
1162                 continue;
1163
1164 activate_locked:
1165                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1166                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1167                         try_to_free_swap(page);
1168                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1169                 SetPageActive(page);
1170                 pgactivate++;
1171 keep_locked:
1172                 unlock_page(page);
1173 keep:
1174                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1175                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1176         }
1177
1178         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1179         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1180
1181         list_splice(&ret_pages, page_list);
1182         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1183
1184         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1185         *ret_nr_congested += nr_congested;
1186         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1187         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1188         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1189         return nr_reclaimed;
1190 }
1191
1192 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1193                                             struct list_head *page_list)
1194 {
1195         struct scan_control sc = {
1196                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1197                 .priority = DEF_PRIORITY,
1198                 .may_unmap = 1,
1199         };
1200         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1201         struct page *page, *next;
1202         LIST_HEAD(clean_pages);
1203
1204         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1205                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1206                     !isolated_balloon_page(page)) {
1207                         ClearPageActive(page);
1208                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1209                 }
1210         }
1211
1212         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1213                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1214                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1215         list_splice(&clean_pages, page_list);
1216         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1217         return ret;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1222  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1223  * freed elsewhere are also ignored.
1224  *
1225  * page:        page to consider
1226  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1227  *
1228  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1229  */
1230 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1231 {
1232         int ret = -EINVAL;
1233
1234         /* Only take pages on the LRU. */
1235         if (!PageLRU(page))
1236                 return ret;
1237
1238         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1239         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1240                 return ret;
1241
1242         ret = -EBUSY;
1243
1244         /*
1245          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1246          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1247          * blocking - clean pages for the most part.
1248          *
1249          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1250          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1251          *
1252          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1253          * that it is possible to migrate without blocking
1254          */
1255         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1256                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1257                 if (PageWriteback(page))
1258                         return ret;
1259
1260                 if (PageDirty(page)) {
1261                         struct address_space *mapping;
1262
1263                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1264                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1265                                 return ret;
1266
1267                         /*
1268                          * Only pages without mappings or that have a
1269                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1270                          * without blocking
1271                          */
1272                         mapping = page_mapping(page);
1273                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1274                                 return ret;
1275                 }
1276         }
1277
1278         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1279                 return ret;
1280
1281         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1282                 /*
1283                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1284                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1285                  * page release code relies on it.
1286                  */
1287                 ClearPageLRU(page);
1288                 ret = 0;
1289         }
1290
1291         return ret;
1292 }
1293
1294 /*
1295  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1296  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1297  * and working on them outside the LRU lock.
1298  *
1299  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1300  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1301  *
1302  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1303  *
1304  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1305  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1306  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1307  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1308  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1309  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1310  * @lru:        LRU list id for isolating
1311  *
1312  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1313  */
1314 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1315                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1316                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1317                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1318 {
1319         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1320         unsigned long nr_taken = 0;
1321         unsigned long scan;
1322
1323         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1324                 struct page *page;
1325                 int nr_pages;
1326
1327                 page = lru_to_page(src);
1328                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1329
1330                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1331
1332                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1333                 case 0:
1334                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1335                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1336                         list_move(&page->lru, dst);
1337                         nr_taken += nr_pages;
1338                         break;
1339
1340                 case -EBUSY:
1341                         /* else it is being freed elsewhere */
1342                         list_move(&page->lru, src);
1343                         continue;
1344
1345                 default:
1346                         BUG();
1347                 }
1348         }
1349
1350         *nr_scanned = scan;
1351         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1352                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1353         return nr_taken;
1354 }
1355
1356 /**
1357  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1358  * @page: page to isolate from its LRU list
1359  *
1360  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1361  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1362  *
1363  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1364  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1365  *
1366  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1367  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1368  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1369  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1370  *
1371  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1372  * found will be decremented.
1373  *
1374  * Restrictions:
1375  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1376  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1377  *     without a stable reference).
1378  * (2) the lru_lock must not be held.
1379  * (3) interrupts must be enabled.
1380  */
1381 int isolate_lru_page(struct page *page)
1382 {
1383         int ret = -EBUSY;
1384
1385         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1386
1387         if (PageLRU(page)) {
1388                 struct zone *zone = page_zone(page);
1389                 struct lruvec *lruvec;
1390
1391                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1392                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1393                 if (PageLRU(page)) {
1394                         int lru = page_lru(page);
1395                         get_page(page);
1396                         ClearPageLRU(page);
1397                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1398                         ret = 0;
1399                 }
1400                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1401         }
1402         return ret;
1403 }
1404
1405 /*
1406  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1407  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1408  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1409  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1410  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1411  */
1412 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1413                 struct scan_control *sc)
1414 {
1415         unsigned long inactive, isolated;
1416
1417         if (current_is_kswapd())
1418                 return 0;
1419
1420         if (!global_reclaim(sc))
1421                 return 0;
1422
1423         if (file) {
1424                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1425                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1426         } else {
1427                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1428                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1429         }
1430
1431         /*
1432          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1433          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1434          * deadlock.
1435          */
1436         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1437                 inactive >>= 3;
1438
1439         return isolated > inactive;
1440 }
1441
1442 static noinline_for_stack void
1443 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1444 {
1445         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1446         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1447         LIST_HEAD(pages_to_free);
1448
1449         /*
1450          * Put back any unfreeable pages.
1451          */
1452         while (!list_empty(page_list)) {
1453                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1454                 int lru;
1455
1456                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1457                 list_del(&page->lru);
1458                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1459                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1460                         putback_lru_page(page);
1461                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1462                         continue;
1463                 }
1464
1465                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1466
1467                 SetPageLRU(page);
1468                 lru = page_lru(page);
1469                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1470
1471                 if (is_active_lru(lru)) {
1472                         int file = is_file_lru(lru);
1473                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1474                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1475                 }
1476                 if (put_page_testzero(page)) {
1477                         __ClearPageLRU(page);
1478                         __ClearPageActive(page);
1479                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1480
1481                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1482                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1483                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1484                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1485                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1486                         } else
1487                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1488                 }
1489         }
1490
1491         /*
1492          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1493          */
1494         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1495 }
1496
1497 /*
1498  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1499  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1500  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1501  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1502  */
1503 static int current_may_throttle(void)
1504 {
1505         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1506                 current->backing_dev_info == NULL ||
1507                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1508 }
1509
1510 /*
1511  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1512  * of reclaimed pages
1513  */
1514 static noinline_for_stack unsigned long
1515 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1516                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1517 {
1518         LIST_HEAD(page_list);
1519         unsigned long nr_scanned;
1520         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1521         unsigned long nr_taken;
1522         unsigned long nr_dirty = 0;
1523         unsigned long nr_congested = 0;
1524         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1525         unsigned long nr_writeback = 0;
1526         unsigned long nr_immediate = 0;
1527         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1528         int file = is_file_lru(lru);
1529         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1530         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1531
1532         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1533                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1534
1535                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1536                 if (fatal_signal_pending(current))
1537                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1538         }
1539
1540         lru_add_drain();
1541
1542         if (!sc->may_unmap)
1543                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1544         if (!sc->may_writepage)
1545                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1546
1547         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1548
1549         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1550                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1551
1552         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1553         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1554
1555         if (global_reclaim(sc)) {
1556                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1557                 if (current_is_kswapd())
1558                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1559                 else
1560                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1561         }
1562         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1563
1564         if (nr_taken == 0)
1565                 return 0;
1566
1567         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1568                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1569                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1570                                 false);
1571
1572         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1573
1574         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1575
1576         if (global_reclaim(sc)) {
1577                 if (current_is_kswapd())
1578                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1579                                                nr_reclaimed);
1580                 else
1581                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1582                                                nr_reclaimed);
1583         }
1584
1585         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1586
1587         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1588
1589         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1590
1591         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1592         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1593
1594         /*
1595          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1596          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1597          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1598          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1599          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1600          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1601          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1602          * same way balance_dirty_pages() manages.
1603          *
1604          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1605          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1606          * are encountered in the nr_immediate check below.
1607          */
1608         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1609                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1610
1611         /*
1612          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1613          * stalling for global reclaim
1614          */
1615         if (global_reclaim(sc)) {
1616                 /*
1617                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1618                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1619                  */
1620                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1621                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1622
1623                 /*
1624                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1625                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1626                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1627                  * reclaim context.
1628                  */
1629                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1630                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1631
1632                 /*
1633                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1634                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1635                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1636                  * they are written so also forcibly stall.
1637                  */
1638                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1639                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1640         }
1641
1642         /*
1643          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1644          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1645          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1646          */
1647         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1648             current_may_throttle())
1649                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1650
1651         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1652                 zone_idx(zone),
1653                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1654                 sc->priority,
1655                 trace_shrink_flags(file));
1656         return nr_reclaimed;
1657 }
1658
1659 /*
1660  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1661  *
1662  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1663  * processes, from rmap.
1664  *
1665  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1666  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1667  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1668  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1669  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1670  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1671  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1672  *
1673  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1674  * But we had to alter page->flags anyway.
1675  */
1676
1677 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1678                                      struct list_head *list,
1679                                      struct list_head *pages_to_free,
1680                                      enum lru_list lru)
1681 {
1682         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1683         unsigned long pgmoved = 0;
1684         struct page *page;
1685         int nr_pages;
1686
1687         while (!list_empty(list)) {
1688                 page = lru_to_page(list);
1689                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1690
1691                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1692                 SetPageLRU(page);
1693
1694                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1695                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1696                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1697                 pgmoved += nr_pages;
1698
1699                 if (put_page_testzero(page)) {
1700                         __ClearPageLRU(page);
1701                         __ClearPageActive(page);
1702                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1703
1704                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1705                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1706                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1707                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1708                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1709                         } else
1710                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1711                 }
1712         }
1713         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1714         if (!is_active_lru(lru))
1715                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1716 }
1717
1718 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1719                                struct lruvec *lruvec,
1720                                struct scan_control *sc,
1721                                enum lru_list lru)
1722 {
1723         unsigned long nr_taken;
1724         unsigned long nr_scanned;
1725         unsigned long vm_flags;
1726         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1727         LIST_HEAD(l_active);
1728         LIST_HEAD(l_inactive);
1729         struct page *page;
1730         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1731         unsigned long nr_rotated = 0;
1732         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1733         int file = is_file_lru(lru);
1734         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1735
1736         lru_add_drain();
1737
1738         if (!sc->may_unmap)
1739                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1740         if (!sc->may_writepage)
1741                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1742
1743         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1744
1745         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1746                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1747         if (global_reclaim(sc))
1748                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1749
1750         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1751
1752         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1753         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1754         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1755         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1756
1757         while (!list_empty(&l_hold)) {
1758                 cond_resched();
1759                 page = lru_to_page(&l_hold);
1760                 list_del(&page->lru);
1761
1762                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1763                         putback_lru_page(page);
1764                         continue;
1765                 }
1766
1767                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1768                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1769                                 if (page_has_private(page))
1770                                         try_to_release_page(page, 0);
1771                                 unlock_page(page);
1772                         }
1773                 }
1774
1775                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1776                                     &vm_flags)) {
1777                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1778                         /*
1779                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1780                          * give them one more trip around the active list. So
1781                          * that executable code get better chances to stay in
1782                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1783                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1784                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1785                          * so we ignore them here.
1786                          */
1787                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1788                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1789                                 continue;
1790                         }
1791                 }
1792
1793                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1794                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1795         }
1796
1797         /*
1798          * Move pages back to the lru list.
1799          */
1800         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1801         /*
1802          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1803          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1804          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1805          * get_scan_count.
1806          */
1807         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1808
1809         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1810         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1811         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1812         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1813
1814         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1815         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1816 }
1817
1818 #ifdef CONFIG_SWAP
1819 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1820 {
1821         unsigned long active, inactive;
1822
1823         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1824         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1825
1826         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1827                 return 1;
1828
1829         return 0;
1830 }
1831
1832 /**
1833  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1834  * @lruvec: LRU vector to check
1835  *
1836  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1837  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1838  */
1839 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1840 {
1841         /*
1842          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1843          * is pointless.
1844          */
1845         if (!total_swap_pages)
1846                 return 0;
1847
1848         if (!mem_cgroup_disabled())
1849                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1850
1851         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1852 }
1853 #else
1854 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1855 {
1856         return 0;
1857 }
1858 #endif
1859
1860 /**
1861  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1862  * @lruvec: LRU vector to check
1863  *
1864  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1865  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1866  * than half of the file pages are on the inactive list.
1867  *
1868  * Once we get to that situation, protect the system's working
1869  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1870  *
1871  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1872  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1873  */
1874 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1875 {
1876         unsigned long inactive;
1877         unsigned long active;
1878
1879         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1880         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1881
1882         return active > inactive;
1883 }
1884
1885 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1886 {
1887         if (is_file_lru(lru))
1888                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1889         else
1890                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1891 }
1892
1893 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1894                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1895 {
1896         if (is_active_lru(lru)) {
1897                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1898                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1899                 return 0;
1900         }
1901
1902         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1903 }
1904
1905 enum scan_balance {
1906         SCAN_EQUAL,
1907         SCAN_FRACT,
1908         SCAN_ANON,
1909         SCAN_FILE,
1910 };
1911
1912 /*
1913  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1914  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1915  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1916  * onto the active list instead of evict.
1917  *
1918  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1919  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1920  */
1921 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1922                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
1923 {
1924         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1925         u64 fraction[2];
1926         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1927         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1928         unsigned long anon_prio, file_prio;
1929         enum scan_balance scan_balance;
1930         unsigned long anon, file;
1931         bool force_scan = false;
1932         unsigned long ap, fp;
1933         enum lru_list lru;
1934         bool some_scanned;
1935         int pass;
1936
1937         /*
1938          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1939          * results in no scanning on this priority and a potential
1940          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1941          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1942          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1943          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1944          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1945          * well.
1946          */
1947         if (current_is_kswapd() && !zone_reclaimable(zone))
1948                 force_scan = true;
1949         if (!global_reclaim(sc))
1950                 force_scan = true;
1951
1952         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1953         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1954                 scan_balance = SCAN_FILE;
1955                 goto out;
1956         }
1957
1958         /*
1959          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1960          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1961          * disable swapping for individual groups completely when
1962          * using the memory controller's swap limit feature would be
1963          * too expensive.
1964          */
1965         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1966                 scan_balance = SCAN_FILE;
1967                 goto out;
1968         }
1969
1970         /*
1971          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1972          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1973          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1974          */
1975         if (!sc->priority && swappiness) {
1976                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1977                 goto out;
1978         }
1979
1980         /*
1981          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1982          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1983          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1984          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1985          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1986          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1987          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1988          */
1989         if (global_reclaim(sc)) {
1990                 unsigned long zonefile;
1991                 unsigned long zonefree;
1992
1993                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1994                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
1995                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1996
1997                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
1998                         scan_balance = SCAN_ANON;
1999                         goto out;
2000                 }
2001         }
2002
2003         /*
2004          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
2005          * anything from the anonymous working set right now.
2006          */
2007         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
2008                 scan_balance = SCAN_FILE;
2009                 goto out;
2010         }
2011
2012         scan_balance = SCAN_FRACT;
2013
2014         /*
2015          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2016          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2017          */
2018         anon_prio = swappiness;
2019         file_prio = 200 - anon_prio;
2020
2021         /*
2022          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2023          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2024          * ratios to determine how valuable each cache is.
2025          *
2026          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2027          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2028          * up weighing recent references more than old ones.
2029          *
2030          * anon in [0], file in [1]
2031          */
2032
2033         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
2034                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
2035         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
2036                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
2037
2038         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
2039         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2040                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2041                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2042         }
2043
2044         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2045                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2046                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2047         }
2048
2049         /*
2050          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2051          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2052          * each list that were recently referenced and in active use.
2053          */
2054         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2055         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2056
2057         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2058         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2059         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2060
2061         fraction[0] = ap;
2062         fraction[1] = fp;
2063         denominator = ap + fp + 1;
2064 out:
2065         some_scanned = false;
2066         /* Only use force_scan on second pass. */
2067         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2068                 for_each_evictable_lru(lru) {
2069                         int file = is_file_lru(lru);
2070                         unsigned long size;
2071                         unsigned long scan;
2072
2073                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2074                         scan = size >> sc->priority;
2075
2076                         if (!scan && pass && force_scan)
2077                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2078
2079                         switch (scan_balance) {
2080                         case SCAN_EQUAL:
2081                                 /* Scan lists relative to size */
2082                                 break;
2083                         case SCAN_FRACT:
2084                                 /*
2085                                  * Scan types proportional to swappiness and
2086                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2087                                  */
2088                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2089                                                         denominator);
2090                                 break;
2091                         case SCAN_FILE:
2092                         case SCAN_ANON:
2093                                 /* Scan one type exclusively */
2094                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2095                                         scan = 0;
2096                                 break;
2097                         default:
2098                                 /* Look ma, no brain */
2099                                 BUG();
2100                         }
2101                         nr[lru] = scan;
2102                         /*
2103                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2104                          * if we found something to scan.
2105                          */
2106                         some_scanned |= !!scan;
2107                 }
2108         }
2109 }
2110
2111 /*
2112  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2113  */
2114 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2115                           struct scan_control *sc)
2116 {
2117         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2118         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2119         unsigned long nr_to_scan;
2120         enum lru_list lru;
2121         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2122         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2123         struct blk_plug plug;
2124         bool scan_adjusted;
2125
2126         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr);
2127
2128         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2129         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2130
2131         /*
2132          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2133          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2134          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2135          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2136          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2137          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2138          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2139          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2140          * dropped to zero at the first pass.
2141          */
2142         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2143                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2144
2145         blk_start_plug(&plug);
2146         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2147                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2148                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2149                 unsigned long nr_scanned;
2150
2151                 for_each_evictable_lru(lru) {
2152                         if (nr[lru]) {
2153                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2154                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2155
2156                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2157                                                             lruvec, sc);
2158                         }
2159                 }
2160
2161                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2162                         continue;
2163
2164                 /*
2165                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2166                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2167                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2168                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2169                  * proportional to the original scan target.
2170                  */
2171                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2172                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2173
2174                 /*
2175                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2176                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2177                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2178                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2179                  */
2180                 if (!nr_file || !nr_anon)
2181                         break;
2182
2183                 if (nr_file > nr_anon) {
2184                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2185                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2186                         lru = LRU_BASE;
2187                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2188                 } else {
2189                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2190                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2191                         lru = LRU_FILE;
2192                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2193                 }
2194
2195                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2196                 nr[lru] = 0;
2197                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2198
2199                 /*
2200                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2201                  * scan target and the percentage scanning already complete
2202                  */
2203                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2204                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2205                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2206                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2207
2208                 lru += LRU_ACTIVE;
2209                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2210                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2211                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2212
2213                 scan_adjusted = true;
2214         }
2215         blk_finish_plug(&plug);
2216         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2217
2218         /*
2219          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2220          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2221          */
2222         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2223                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2224                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2225
2226         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2227 }
2228
2229 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2230 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2231 {
2232         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2233                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2234                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2235                 return true;
2236
2237         return false;
2238 }
2239
2240 /*
2241  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2242  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2243  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2244  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2245  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2246  */
2247 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2248                                         unsigned long nr_reclaimed,
2249                                         unsigned long nr_scanned,
2250                                         struct scan_control *sc)
2251 {
2252         unsigned long pages_for_compaction;
2253         unsigned long inactive_lru_pages;
2254
2255         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2256         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2257                 return false;
2258
2259         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2260         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2261                 /*
2262                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2263                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2264                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2265                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2266                  */
2267                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2268                         return false;
2269         } else {
2270                 /*
2271                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2272                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2273                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2274                  * pages that were scanned. This will return to the
2275                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2276                  * the resulting allocation attempt fails
2277                  */
2278                 if (!nr_reclaimed)
2279                         return false;
2280         }
2281
2282         /*
2283          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2284          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2285          */
2286         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2287         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2288         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2289                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2290         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2291                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2292                 return true;
2293
2294         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2295         switch (compaction_suitable(zone, sc->order)) {
2296         case COMPACT_PARTIAL:
2297         case COMPACT_CONTINUE:
2298                 return false;
2299         default:
2300                 return true;
2301         }
2302 }
2303
2304 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2305 {
2306         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2307         bool reclaimable = false;
2308
2309         do {
2310                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2311                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2312                         .zone = zone,
2313                         .priority = sc->priority,
2314                 };
2315                 struct mem_cgroup *memcg;
2316
2317                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2318                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2319
2320                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2321                 do {
2322                         struct lruvec *lruvec;
2323                         int swappiness;
2324
2325                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2326                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2327
2328                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc);
2329
2330                         /*
2331                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2332                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2333                          * zone.
2334                          *
2335                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2336                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2337                          * retry with decreasing priority if one round over the
2338                          * whole hierarchy is not sufficient.
2339                          */
2340                         if (!global_reclaim(sc) &&
2341                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2342                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2343                                 break;
2344                         }
2345                         memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim);
2346                 } while (memcg);
2347
2348                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2349                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2350                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2351
2352                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2353                         reclaimable = true;
2354
2355         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2356                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2357
2358         return reclaimable;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2363  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2364  */
2365 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2366 {
2367         unsigned long balance_gap, watermark;
2368         bool watermark_ok;
2369
2370         /*
2371          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2372          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2373          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2374          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2375          */
2376         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2377                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2378         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2379         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2380
2381         /*
2382          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2383          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2384          */
2385         if (compaction_deferred(zone, order))
2386                 return watermark_ok;
2387
2388         /*
2389          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2390          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2391          */
2392         if (compaction_suitable(zone, order) == COMPACT_SKIPPED)
2393                 return false;
2394
2395         return watermark_ok;
2396 }
2397
2398 /*
2399  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2400  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2401  * request.
2402  *
2403  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2404  * Because:
2405  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2406  *    allocation or
2407  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2408  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2409  *    zone defense algorithm.
2410  *
2411  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2412  * scan then give up on it.
2413  *
2414  * Returns true if a zone was reclaimable.
2415  */
2416 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2417 {
2418         struct zoneref *z;
2419         struct zone *zone;
2420         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2421         unsigned long nr_soft_scanned;
2422         unsigned long lru_pages = 0;
2423         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2424         gfp_t orig_mask;
2425         struct shrink_control shrink = {
2426                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2427         };
2428         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2429         bool reclaimable = false;
2430
2431         /*
2432          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2433          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2434          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2435          */
2436         orig_mask = sc->gfp_mask;
2437         if (buffer_heads_over_limit)
2438                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2439
2440         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2441
2442         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2443                                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2444                 if (!populated_zone(zone))
2445                         continue;
2446                 /*
2447                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2448                  * to global LRU.
2449                  */
2450                 if (global_reclaim(sc)) {
2451                         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2452                                 continue;
2453
2454                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2455                         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2456
2457                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2458                             !zone_reclaimable(zone))
2459                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2460
2461                         /*
2462                          * If we already have plenty of memory free for
2463                          * compaction in this zone, don't free any more.
2464                          * Even though compaction is invoked for any
2465                          * non-zero order, only frequent costly order
2466                          * reclamation is disruptive enough to become a
2467                          * noticeable problem, like transparent huge
2468                          * page allocations.
2469                          */
2470                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2471                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2472                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2473                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2474                                 sc->compaction_ready = true;
2475                                 continue;
2476                         }
2477
2478                         /*
2479                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2480                          * and returns the number of reclaimed pages and
2481                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2482                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2483                          */
2484                         nr_soft_scanned = 0;
2485                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2486                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2487                                                 &nr_soft_scanned);
2488                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2489                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2490                         if (nr_soft_reclaimed)
2491                                 reclaimable = true;
2492                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2493                 }
2494
2495                 if (shrink_zone(zone, sc))
2496                         reclaimable = true;
2497
2498                 if (global_reclaim(sc) &&
2499                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2500                         reclaimable = true;
2501         }
2502
2503         /*
2504          * Don't shrink slabs when reclaiming memory from over limit cgroups
2505          * but do shrink slab at least once when aborting reclaim for
2506          * compaction to avoid unevenly scanning file/anon LRU pages over slab
2507          * pages.
2508          */
2509         if (global_reclaim(sc)) {
2510                 shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2511                 if (reclaim_state) {
2512                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2513                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2514                 }
2515         }
2516
2517         /*
2518          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2519          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2520          */
2521         sc->gfp_mask = orig_mask;
2522
2523         return reclaimable;
2524 }
2525
2526 /*
2527  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2528  *
2529  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2530  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2531  *
2532  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2533  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2534  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2535  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2536  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2537  * work, and the allocation attempt will fail.
2538  *
2539  * returns:     0, if no pages reclaimed
2540  *              else, the number of pages reclaimed
2541  */
2542 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2543                                           struct scan_control *sc)
2544 {
2545         unsigned long total_scanned = 0;
2546         unsigned long writeback_threshold;
2547         bool zones_reclaimable;
2548
2549         delayacct_freepages_start();
2550
2551         if (global_reclaim(sc))
2552                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2553
2554         do {
2555                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2556                                 sc->priority);
2557                 sc->nr_scanned = 0;
2558                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2559
2560                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2561                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2562                         break;
2563
2564                 if (sc->compaction_ready)
2565                         break;
2566
2567                 /*
2568                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2569                  * writepage even in laptop mode.
2570                  */
2571                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2572                         sc->may_writepage = 1;
2573
2574                 /*
2575                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2576                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2577                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2578                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2579                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2580                  */
2581                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2582                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2583                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2584                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2585                         sc->may_writepage = 1;
2586                 }
2587         } while (--sc->priority >= 0);
2588
2589         delayacct_freepages_end();
2590
2591         if (sc->nr_reclaimed)
2592                 return sc->nr_reclaimed;
2593
2594         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2595         if (sc->compaction_ready)
2596                 return 1;
2597
2598         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2599         if (zones_reclaimable)
2600                 return 1;
2601
2602         return 0;
2603 }
2604
2605 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2606 {
2607         struct zone *zone;
2608         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2609         unsigned long free_pages = 0;
2610         int i;
2611         bool wmark_ok;
2612
2613         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2614                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2615                 if (!populated_zone(zone))
2616                         continue;
2617
2618                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2619                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2620         }
2621
2622         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2623         if (!pfmemalloc_reserve)
2624                 return true;
2625
2626         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2627
2628         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2629         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2630                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2631                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2632                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2633         }
2634
2635         return wmark_ok;
2636 }
2637
2638 /*
2639  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2640  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2641  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2642  * when the low watermark is reached.
2643  *
2644  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2645  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2646  */
2647 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2648                                         nodemask_t *nodemask)
2649 {
2650         struct zoneref *z;
2651         struct zone *zone;
2652         pg_data_t *pgdat = NULL;
2653
2654         /*
2655          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2656          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2657          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2658          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2659          * processes to block on log_wait_commit().
2660          */
2661         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2662                 goto out;
2663
2664         /*
2665          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2666          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2667          */
2668         if (fatal_signal_pending(current))
2669                 goto out;
2670
2671         /*
2672          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2673          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2674          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2675          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2676          *
2677          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2678          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2679          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2680          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2681          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2682          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2683          * should make reasonable progress.
2684          */
2685         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2686                                         gfp_mask, nodemask) {
2687                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2688                         continue;
2689
2690                 /* Throttle based on the first usable node */
2691                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2692                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2693                         goto out;
2694                 break;
2695         }
2696
2697         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2698         if (!pgdat)
2699                 goto out;
2700
2701         /* Account for the throttling */
2702         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2703
2704         /*
2705          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2706          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2707          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2708          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2709          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2710          * second before continuing.
2711          */
2712         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2713                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2714                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2715
2716                 goto check_pending;
2717         }
2718
2719         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2720         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2721                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2722
2723 check_pending:
2724         if (fatal_signal_pending(current))
2725                 return true;
2726
2727 out:
2728         return false;
2729 }
2730
2731 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2732                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2733 {
2734         unsigned long nr_reclaimed;
2735         struct scan_control sc = {
2736                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2737                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2738                 .order = order,
2739                 .nodemask = nodemask,
2740                 .priority = DEF_PRIORITY,
2741                 .may_writepage = !laptop_mode,
2742                 .may_unmap = 1,
2743                 .may_swap = 1,
2744         };
2745
2746         /*
2747          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2748          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2749          * point.
2750          */
2751         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2752                 return 1;
2753
2754         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2755                                 sc.may_writepage,
2756                                 gfp_mask);
2757
2758         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2759
2760         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2761
2762         return nr_reclaimed;
2763 }
2764
2765 #ifdef CONFIG_MEMCG
2766
2767 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2768                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2769                                                 struct zone *zone,
2770                                                 unsigned long *nr_scanned)
2771 {
2772         struct scan_control sc = {
2773                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2774                 .target_mem_cgroup = memcg,
2775                 .may_writepage = !laptop_mode,
2776                 .may_unmap = 1,
2777                 .may_swap = !noswap,
2778         };
2779         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2780         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2781
2782         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2783                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2784
2785         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2786                                                       sc.may_writepage,
2787                                                       sc.gfp_mask);
2788
2789         /*
2790          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2791          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2792          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2793          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2794          * the priority and make it zero.
2795          */
2796         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc);
2797
2798         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2799
2800         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2801         return sc.nr_reclaimed;
2802 }
2803
2804 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2805                                            unsigned long nr_pages,
2806                                            gfp_t gfp_mask,
2807                                            bool may_swap)
2808 {
2809         struct zonelist *zonelist;
2810         unsigned long nr_reclaimed;
2811         int nid;
2812         struct scan_control sc = {
2813                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2814                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2815                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2816                 .target_mem_cgroup = memcg,
2817                 .priority = DEF_PRIORITY,
2818                 .may_writepage = !laptop_mode,
2819                 .may_unmap = 1,
2820                 .may_swap = may_swap,
2821         };
2822
2823         /*
2824          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2825          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2826          * scan does not need to be the current node.
2827          */
2828         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2829
2830         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2831
2832         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2833                                             sc.may_writepage,
2834                                             sc.gfp_mask);
2835
2836         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2837
2838         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2839
2840         return nr_reclaimed;
2841 }
2842 #endif
2843
2844 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2845 {
2846         struct mem_cgroup *memcg;
2847
2848         if (!total_swap_pages)
2849                 return;
2850
2851         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2852         do {
2853                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2854
2855                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2856                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2857                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2858
2859                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2860         } while (memcg);
2861 }
2862
2863 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2864                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2865 {
2866         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2867                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2868                 return false;
2869
2870         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2871             compaction_suitable(zone, order) == COMPACT_SKIPPED)
2872                 return false;
2873
2874         return true;
2875 }
2876
2877 /*
2878  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2879  *
2880  * For order-0, all zones must be balanced!
2881  *
2882  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2883  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2884  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2885  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2886  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2887  * imbalanced zones.
2888  * The choice of 25% is due to
2889  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2890  *     reasonable sized machine
2891  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2892  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2893  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2894  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2895  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2896  */
2897 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2898 {
2899         unsigned long managed_pages = 0;
2900         unsigned long balanced_pages = 0;
2901         int i;
2902
2903         /* Check the watermark levels */
2904         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2905                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2906
2907                 if (!populated_zone(zone))
2908                         continue;
2909
2910                 managed_pages += zone->managed_pages;
2911
2912                 /*
2913                  * A special case here:
2914                  *
2915                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2916                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2917                  * they must be considered balanced here as well!
2918                  */
2919                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2920                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2921                         continue;
2922                 }
2923
2924                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2925                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2926                 else if (!order)
2927                         return false;
2928         }
2929
2930         if (order)
2931                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2932         else
2933                 return true;
2934 }
2935
2936 /*
2937  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2938  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2939  *
2940  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2941  */
2942 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2943                                         int classzone_idx)
2944 {
2945         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2946         if (remaining)
2947                 return false;
2948
2949         /*
2950          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2951          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2952          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2953          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2954          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2955          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2956          * kswapd and get throttled again
2957          */
2958         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2959                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2960                 return false;
2961         }
2962
2963         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2964 }
2965
2966 /*
2967  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2968  * the high watermark.
2969  *
2970  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2971  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2972  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2973  */
2974 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2975                                int classzone_idx,
2976                                struct scan_control *sc,
2977                                unsigned long lru_pages,
2978                                unsigned long *nr_attempted)
2979 {
2980         int testorder = sc->order;
2981         unsigned long balance_gap;
2982         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2983         struct shrink_control shrink = {
2984                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2985         };
2986         bool lowmem_pressure;
2987
2988         /* Reclaim above the high watermark. */
2989         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2990
2991         /*
2992          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2993          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2994          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2995          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2996          */
2997         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2998                         compaction_suitable(zone, sc->order) !=
2999                                 COMPACT_SKIPPED)
3000                 testorder = 0;
3001
3002         /*
3003          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
3004          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
3005          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
3006          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
3007          */
3008         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
3009                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
3010
3011         /*
3012          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
3013          * reclaim is necessary
3014          */
3015         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
3016         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
3017                                                 balance_gap, classzone_idx))
3018                 return true;
3019
3020         shrink_zone(zone, sc);
3021         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
3022         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
3023
3024         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3025         shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
3026         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3027
3028         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
3029         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
3030
3031         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
3032
3033         /*
3034          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
3035          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
3036          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
3037          * waits.
3038          */
3039         if (zone_reclaimable(zone) &&
3040             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
3041                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3042                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3043         }
3044
3045         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3046 }
3047
3048 /*
3049  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3050  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3051  *
3052  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3053  *
3054  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3055  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3056  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3057  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3058  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3059  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3060  * the zone for when the problem goes away.
3061  *
3062  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3063  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3064  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3065  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3066  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3067  * of pages is balanced across the zones.
3068  */
3069 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3070                                                         int *classzone_idx)
3071 {
3072         int i;
3073         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3074         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3075         unsigned long nr_soft_scanned;
3076         struct scan_control sc = {
3077                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3078                 .order = order,
3079                 .priority = DEF_PRIORITY,
3080                 .may_writepage = !laptop_mode,
3081                 .may_unmap = 1,
3082                 .may_swap = 1,
3083         };
3084         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3085
3086         do {
3087                 unsigned long lru_pages = 0;
3088                 unsigned long nr_attempted = 0;
3089                 bool raise_priority = true;
3090                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3091
3092                 sc.nr_reclaimed = 0;
3093
3094                 /*
3095                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3096                  * zone which needs scanning
3097                  */
3098                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3099                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3100
3101                         if (!populated_zone(zone))
3102                                 continue;
3103
3104                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3105                             !zone_reclaimable(zone))
3106                                 continue;
3107
3108                         /*
3109                          * Do some background aging of the anon list, to give
3110                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3111                          */
3112                         age_active_anon(zone, &sc);
3113
3114                         /*
3115                          * If the number of buffer_heads in the machine
3116                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3117                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3118                          * it to relieve lowmem pressure.
3119                          */
3120                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3121                                 end_zone = i;
3122                                 break;
3123                         }
3124
3125                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3126                                 end_zone = i;
3127                                 break;
3128                         } else {
3129                                 /*
3130                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3131                                  * flags
3132                                  */
3133                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3134                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3135                         }
3136                 }
3137
3138                 if (i < 0)
3139                         goto out;
3140
3141                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3142                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3143
3144                         if (!populated_zone(zone))
3145                                 continue;
3146
3147                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
3148
3149                         /*
3150                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3151                          * not call compaction as it is expected that the
3152                          * necessary pages are already available.
3153                          */
3154                         if (pgdat_needs_compaction &&
3155                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3156                                                 low_wmark_pages(zone),
3157                                                 *classzone_idx, 0))
3158                                 pgdat_needs_compaction = false;
3159                 }
3160
3161                 /*
3162                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3163                  * even in laptop mode.
3164                  */
3165                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3166                         sc.may_writepage = 1;
3167
3168                 /*
3169                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3170                  * at the last zone which needs scanning.
3171                  *
3172                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3173                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3174                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3175                  * cause too much scanning of the lower zones.
3176                  */
3177                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3178                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3179
3180                         if (!populated_zone(zone))
3181                                 continue;
3182
3183                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3184                             !zone_reclaimable(zone))
3185                                 continue;
3186
3187                         sc.nr_scanned = 0;
3188
3189                         nr_soft_scanned = 0;
3190                         /*
3191                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3192                          */
3193                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3194                                                         order, sc.gfp_mask,
3195                                                         &nr_soft_scanned);
3196                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3197
3198                         /*
3199                          * There should be no need to raise the scanning
3200                          * priority if enough pages are already being scanned
3201                          * that that high watermark would be met at 100%
3202                          * efficiency.
3203                          */
3204                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone, &sc,
3205                                         lru_pages, &nr_attempted))
3206                                 raise_priority = false;
3207                 }
3208
3209                 /*
3210                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3211                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3212                  * able to safely make forward progress. Wake them
3213                  */
3214                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3215                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3216                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3217
3218                 /*
3219                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3220                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3221                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3222                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3223                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3224                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3225                  */
3226                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3227                         order = sc.order = 0;
3228
3229                 /* Check if kswapd should be suspending */
3230                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3231                         break;
3232
3233                 /*
3234                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3235                  * high watermark number of pages as requsted
3236                  */
3237                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3238                         compact_pgdat(pgdat, order);
3239
3240                 /*
3241                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3242                  * progress in reclaiming pages
3243                  */
3244                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3245                         sc.priority--;
3246         } while (sc.priority >= 1 &&
3247                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3248
3249 out:
3250         /*
3251          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3252          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3253          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3254          * was awake, order will remain at the higher level
3255          */
3256         *classzone_idx = end_zone;
3257         return order;
3258 }
3259
3260 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3261 {
3262         long remaining = 0;
3263         DEFINE_WAIT(wait);
3264
3265         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3266                 return;
3267
3268         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3269
3270         /* Try to sleep for a short interval */
3271         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3272                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3273                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3274                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3275         }
3276
3277         /*
3278          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3279          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3280          */
3281         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3282                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3283
3284                 /*
3285                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3286                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3287                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3288                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3289                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3290                  * them before going back to sleep.
3291                  */
3292                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3293
3294                 /*
3295                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3296                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3297                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3298                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3299                  */
3300                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3301
3302                 if (!kthread_should_stop())
3303                         schedule();
3304
3305                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3306         } else {
3307                 if (remaining)
3308                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3309                 else
3310                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3311         }
3312         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3313 }
3314
3315 /*
3316  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3317  * from the init process.
3318  *
3319  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3320  * free memory available even if there is no other activity
3321  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3322  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3323  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3324  *
3325  * If there are applications that are active memory-allocators
3326  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3327  */
3328 static int kswapd(void *p)
3329 {
3330         unsigned long order, new_order;
3331         unsigned balanced_order;
3332         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3333         int balanced_classzone_idx;
3334         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3335         struct task_struct *tsk = current;
3336
3337         struct reclaim_state reclaim_state = {
3338                 .reclaimed_slab = 0,
3339         };
3340         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3341
3342         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3343
3344         if (!cpumask_empty(cpumask))
3345                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3346         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3347
3348         /*
3349          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3350          * and that if we need more memory we should get access to it
3351          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3352          * never get caught in the normal page freeing logic.
3353          *
3354          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3355          * you need a small amount of memory in order to be able to
3356          * page out something else, and this flag essentially protects
3357          * us from recursively trying to free more memory as we're
3358          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3359          */
3360         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3361         set_freezable();
3362
3363         order = new_order = 0;
3364         balanced_order = 0;
3365         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3366         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3367         for ( ; ; ) {
3368                 bool ret;
3369
3370                 /*
3371                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3372                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3373                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3374                  */
3375                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3376                                         balanced_order == new_order) {
3377                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3378                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3379                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3380                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3381                 }
3382
3383                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3384                         /*
3385                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3386                          * allocation or has tigher zone constraints
3387                          */
3388                         order = new_order;
3389                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3390                 } else {
3391                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3392                                                 balanced_classzone_idx);
3393                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3394                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3395                         new_order = order;
3396                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3397                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3398                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3399                 }
3400
3401                 ret = try_to_freeze();
3402                 if (kthread_should_stop())
3403                         break;
3404
3405                 /*
3406                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3407                  * after returning from the refrigerator
3408                  */
3409                 if (!ret) {
3410                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3411                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3412                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3413                                                 &balanced_classzone_idx);
3414                 }
3415         }
3416
3417         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3418         current->reclaim_state = NULL;
3419         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3420
3421         return 0;
3422 }
3423
3424 /*
3425  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3426  */
3427 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3428 {
3429         pg_data_t *pgdat;
3430
3431         if (!populated_zone(zone))
3432                 return;
3433
3434         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
3435                 return;
3436         pgdat = zone->zone_pgdat;
3437         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3438                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3439                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3440         }
3441         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3442                 return;
3443         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3444                 return;
3445
3446         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3447         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3448 }
3449
3450 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3451 /*
3452  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3453  * freed pages.
3454  *
3455  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3456  * LRU order by reclaiming preferentially
3457  * inactive > active > active referenced > active mapped
3458  */
3459 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3460 {
3461         struct reclaim_state reclaim_state;
3462         struct scan_control sc = {
3463                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3464                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3465                 .priority = DEF_PRIORITY,
3466                 .may_writepage = 1,
3467                 .may_unmap = 1,
3468                 .may_swap = 1,
3469                 .hibernation_mode = 1,
3470         };
3471         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3472         struct task_struct *p = current;
3473         unsigned long nr_reclaimed;
3474
3475         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3476         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3477         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3478         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3479
3480         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3481
3482         p->reclaim_state = NULL;
3483         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3484         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3485
3486         return nr_reclaimed;
3487 }
3488 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3489
3490 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3491    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3492    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3493    restore their cpu bindings. */
3494 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3495                         void *hcpu)
3496 {
3497         int nid;
3498
3499         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3500                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3501                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3502                         const struct cpumask *mask;
3503
3504                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3505
3506                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3507                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3508                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3509                 }
3510         }
3511         return NOTIFY_OK;
3512 }
3513
3514 /*
3515  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3516  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3517  */
3518 int kswapd_run(int nid)
3519 {
3520         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3521         int ret = 0;
3522
3523         if (pgdat->kswapd)
3524                 return 0;
3525
3526         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3527         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3528                 /* failure at boot is fatal */
3529                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3530                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3531                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3532                 pgdat->kswapd = NULL;
3533         }
3534         return ret;
3535 }
3536
3537 /*
3538  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3539  * hold mem_hotplug_begin/end().
3540  */
3541 void kswapd_stop(int nid)
3542 {
3543         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3544
3545         if (kswapd) {
3546                 kthread_stop(kswapd);
3547                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3548         }
3549 }
3550
3551 static int __init kswapd_init(void)
3552 {
3553         int nid;
3554
3555         swap_setup();
3556         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3557                 kswapd_run(nid);
3558         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3559         return 0;
3560 }
3561
3562 module_init(kswapd_init)
3563
3564 #ifdef CONFIG_NUMA
3565 /*
3566  * Zone reclaim mode
3567  *
3568  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3569  * the watermarks.
3570  */
3571 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3572
3573 #define RECLAIM_OFF 0
3574 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3575 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3576 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3577
3578 /*
3579  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3580  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3581  * a zone.
3582  */
3583 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3584
3585 /*
3586  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3587  * occur.
3588  */
3589 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3590
3591 /*
3592  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3593  * slab reclaim needs to occur.
3594  */
3595 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3596
3597 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3598 {
3599         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3600         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3601                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3602
3603         /*
3604          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3605          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3606          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3607          */
3608         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3609 }
3610
3611 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3612 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3613 {
3614         long nr_pagecache_reclaimable;
3615         long delta = 0;
3616
3617         /*
3618          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3619          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3620          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3621          * a better estimate
3622          */
3623         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3624                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3625         else
3626                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3627
3628         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3629         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3630                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3631
3632         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3633         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3634                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3635
3636         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3637 }
3638
3639 /*
3640  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3641  */
3642 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3643 {
3644         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3645         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3646         struct task_struct *p = current;
3647         struct reclaim_state reclaim_state;
3648         struct scan_control sc = {
3649                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3650                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3651                 .order = order,
3652                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3653                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3654                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3655                 .may_swap = 1,
3656         };
3657         struct shrink_control shrink = {
3658                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3659         };
3660         unsigned long nr_slab_pages0, nr_slab_pages1;
3661
3662         cond_resched();
3663         /*
3664          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3665          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3666          * and RECLAIM_SWAP.
3667          */
3668         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3669         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3670         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3671         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3672
3673         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3674                 /*
3675                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3676                  * priorities until we have enough memory freed.
3677                  */
3678                 do {
3679                         shrink_zone(zone, &sc);
3680                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3681         }
3682
3683         nr_slab_pages0 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3684         if (nr_slab_pages0 > zone->min_slab_pages) {
3685                 /*
3686                  * shrink_slab() does not currently allow us to determine how
3687                  * many pages were freed in this zone. So we take the current
3688                  * number of slab pages and shake the slab until it is reduced
3689                  * by the same nr_pages that we used for reclaiming unmapped
3690                  * pages.
3691                  */
3692                 nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
3693                 node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
3694                 for (;;) {
3695                         unsigned long lru_pages = zone_reclaimable_pages(zone);
3696
3697                         /* No reclaimable slab or very low memory pressure */
3698                         if (!shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages))
3699                                 break;
3700
3701                         /* Freed enough memory */
3702                         nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone,
3703                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3704                         if (nr_slab_pages1 + nr_pages <= nr_slab_pages0)
3705                                 break;
3706                 }
3707
3708                 /*
3709                  * Update nr_reclaimed by the number of slab pages we
3710                  * reclaimed from this zone.
3711                  */
3712                 nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3713                 if (nr_slab_pages1 < nr_slab_pages0)
3714                         sc.nr_reclaimed += nr_slab_pages0 - nr_slab_pages1;
3715         }
3716
3717         p->reclaim_state = NULL;
3718         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3719         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3720         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3721 }
3722
3723 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3724 {
3725         int node_id;
3726         int ret;
3727
3728         /*
3729          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3730          * slab pages if we are over the defined limits.
3731          *
3732          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3733          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3734          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3735          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3736          * unmapped file backed pages.
3737          */
3738         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3739             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3740                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3741
3742         if (!zone_reclaimable(zone))
3743                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3744
3745         /*
3746          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3747          */
3748         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3749                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3750
3751         /*
3752          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3753          * have associated processors. This will favor the local processor
3754          * over remote processors and spread off node memory allocations
3755          * as wide as possible.
3756          */
3757         node_id = zone_to_nid(zone);
3758         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3759                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3760
3761         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3762                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3763
3764         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3765         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3766
3767         if (!ret)
3768                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3769
3770         return ret;
3771 }
3772 #endif
3773
3774 /*
3775  * page_evictable - test whether a page is evictable
3776  * @page: the page to test
3777  *
3778  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3779  * lists vs unevictable list.
3780  *
3781  * Reasons page might not be evictable:
3782  * (1) page's mapping marked unevictable
3783  * (2) page is part of an mlocked VMA
3784  *
3785  */
3786 int page_evictable(struct page *page)
3787 {
3788         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3789 }
3790
3791 #ifdef CONFIG_SHMEM
3792 /**
3793  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3794  * @pages:      array of pages to check
3795  * @nr_pages:   number of pages to check
3796  *
3797  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3798  *
3799  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3800  */
3801 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3802 {
3803         struct lruvec *lruvec;
3804         struct zone *zone = NULL;
3805         int pgscanned = 0;
3806         int pgrescued = 0;
3807         int i;
3808
3809         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3810                 struct page *page = pages[i];
3811                 struct zone *pagezone;
3812
3813                 pgscanned++;
3814                 pagezone = page_zone(page);
3815                 if (pagezone != zone) {
3816                         if (zone)
3817                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3818                         zone = pagezone;
3819                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3820                 }
3821                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3822
3823                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3824                         continue;
3825
3826                 if (page_evictable(page)) {
3827                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3828
3829                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3830                         ClearPageUnevictable(page);
3831                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3832                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3833                         pgrescued++;
3834                 }
3835         }
3836
3837         if (zone) {
3838                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3839                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3840                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3841         }
3842 }
3843 #endif /* CONFIG_SHMEM */