spi: bcm-qspi: Fix use after free in bcm_qspi_probe() in error path
[sfrench/cifs-2.6.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/sched/mm.h>
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/gfp.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/highmem.h>
25 #include <linux/vmpressure.h>
26 #include <linux/vmstat.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/writeback.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
31                                         buffer_heads_over_limit */
32 #include <linux/mm_inline.h>
33 #include <linux/backing-dev.h>
34 #include <linux/rmap.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/compaction.h>
39 #include <linux/notifier.h>
40 #include <linux/rwsem.h>
41 #include <linux/delay.h>
42 #include <linux/kthread.h>
43 #include <linux/freezer.h>
44 #include <linux/memcontrol.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54
55 #include <linux/swapops.h>
56 #include <linux/balloon_compaction.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 #define CREATE_TRACE_POINTS
61 #include <trace/events/vmscan.h>
62
63 struct scan_control {
64         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
65         unsigned long nr_to_reclaim;
66
67         /* This context's GFP mask */
68         gfp_t gfp_mask;
69
70         /* Allocation order */
71         int order;
72
73         /*
74          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
75          * are scanned.
76          */
77         nodemask_t      *nodemask;
78
79         /*
80          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
81          * primary target of this reclaim invocation.
82          */
83         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
84
85         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
86         int priority;
87
88         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
89         enum zone_type reclaim_idx;
90
91         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
92         unsigned int may_writepage:1;
93
94         /* Can mapped pages be reclaimed? */
95         unsigned int may_unmap:1;
96
97         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
98         unsigned int may_swap:1;
99
100         /*
101          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
102          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
103          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
104          */
105         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
106         unsigned int memcg_low_skipped:1;
107
108         unsigned int hibernation_mode:1;
109
110         /* One of the zones is ready for compaction */
111         unsigned int compaction_ready:1;
112
113         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
114         unsigned long nr_scanned;
115
116         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
117         unsigned long nr_reclaimed;
118 };
119
120 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
121 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
122         do {                                                            \
123                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
124                         struct page *prev;                              \
125                                                                         \
126                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
127                         prefetch(&prev->_field);                        \
128                 }                                                       \
129         } while (0)
130 #else
131 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
132 #endif
133
134 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
135 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
136         do {                                                            \
137                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
138                         struct page *prev;                              \
139                                                                         \
140                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
141                         prefetchw(&prev->_field);                       \
142                 }                                                       \
143         } while (0)
144 #else
145 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
146 #endif
147
148 /*
149  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
150  */
151 int vm_swappiness = 60;
152 /*
153  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
154  * zones.
155  */
156 unsigned long vm_total_pages;
157
158 static LIST_HEAD(shrinker_list);
159 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
160
161 #ifdef CONFIG_MEMCG
162 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
163 {
164         return !sc->target_mem_cgroup;
165 }
166
167 /**
168  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
169  * @sc: scan_control in question
170  *
171  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
172  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
173  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
174  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
175  * allocation and configurability.
176  *
177  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
178  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
179  */
180 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
181 {
182         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
183
184         if (!memcg)
185                 return true;
186 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
187         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
188                 return true;
189 #endif
190         return false;
191 }
192 #else
193 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
194 {
195         return true;
196 }
197
198 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
199 {
200         return true;
201 }
202 #endif
203
204 /*
205  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
206  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
207  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
208  */
209 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
210 {
211         unsigned long nr;
212
213         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
214                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
215         if (get_nr_swap_pages() > 0)
216                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
217                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
218
219         return nr;
220 }
221
222 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
223 {
224         unsigned long nr;
225
226         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
227              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
228              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
229
230         if (get_nr_swap_pages() > 0)
231                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
232                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
233                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
234
235         return nr;
236 }
237
238 /**
239  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
240  * @lruvec: lru vector
241  * @lru: lru to use
242  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
243  */
244 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
245 {
246         unsigned long lru_size;
247         int zid;
248
249         if (!mem_cgroup_disabled())
250                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
251         else
252                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
253
254         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
255                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
256                 unsigned long size;
257
258                 if (!managed_zone(zone))
259                         continue;
260
261                 if (!mem_cgroup_disabled())
262                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
263                 else
264                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
265                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
266                 lru_size -= min(size, lru_size);
267         }
268
269         return lru_size;
270
271 }
272
273 /*
274  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
275  */
276 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
277 {
278         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
279
280         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
281                 size *= nr_node_ids;
282
283         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
284         if (!shrinker->nr_deferred)
285                 return -ENOMEM;
286
287         down_write(&shrinker_rwsem);
288         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
289         up_write(&shrinker_rwsem);
290         return 0;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
293
294 /*
295  * Remove one
296  */
297 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
298 {
299         down_write(&shrinker_rwsem);
300         list_del(&shrinker->list);
301         up_write(&shrinker_rwsem);
302         kfree(shrinker->nr_deferred);
303 }
304 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
305
306 #define SHRINK_BATCH 128
307
308 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
309                                     struct shrinker *shrinker,
310                                     unsigned long nr_scanned,
311                                     unsigned long nr_eligible)
312 {
313         unsigned long freed = 0;
314         unsigned long long delta;
315         long total_scan;
316         long freeable;
317         long nr;
318         long new_nr;
319         int nid = shrinkctl->nid;
320         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
321                                           : SHRINK_BATCH;
322         long scanned = 0, next_deferred;
323
324         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
325         if (freeable == 0)
326                 return 0;
327
328         /*
329          * copy the current shrinker scan count into a local variable
330          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
331          * don't also do this scanning work.
332          */
333         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
334
335         total_scan = nr;
336         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
337         delta *= freeable;
338         do_div(delta, nr_eligible + 1);
339         total_scan += delta;
340         if (total_scan < 0) {
341                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
342                        shrinker->scan_objects, total_scan);
343                 total_scan = freeable;
344                 next_deferred = nr;
345         } else
346                 next_deferred = total_scan;
347
348         /*
349          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
350          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
351          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
352          * nr being built up so when a shrink that can do some work
353          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
354          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
355          * memory.
356          *
357          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
358          * a large delta change is calculated directly.
359          */
360         if (delta < freeable / 4)
361                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
362
363         /*
364          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
365          * never try to free more than twice the estimate number of
366          * freeable entries.
367          */
368         if (total_scan > freeable * 2)
369                 total_scan = freeable * 2;
370
371         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
372                                    nr_scanned, nr_eligible,
373                                    freeable, delta, total_scan);
374
375         /*
376          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
377          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
378          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
379          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
380          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
381          * objects spread over several slabs with usage less than the
382          * batch_size.
383          *
384          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
385          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
386          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
387          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
388          * possible.
389          */
390         while (total_scan >= batch_size ||
391                total_scan >= freeable) {
392                 unsigned long ret;
393                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
394
395                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
396                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
397                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
398                 if (ret == SHRINK_STOP)
399                         break;
400                 freed += ret;
401
402                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
403                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
404                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
405
406                 cond_resched();
407         }
408
409         if (next_deferred >= scanned)
410                 next_deferred -= scanned;
411         else
412                 next_deferred = 0;
413         /*
414          * move the unused scan count back into the shrinker in a
415          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
416          * scan, there is no need to do an update.
417          */
418         if (next_deferred > 0)
419                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
420                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
421         else
422                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
423
424         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
425         return freed;
426 }
427
428 /**
429  * shrink_slab - shrink slab caches
430  * @gfp_mask: allocation context
431  * @nid: node whose slab caches to target
432  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
433  * @nr_scanned: pressure numerator
434  * @nr_eligible: pressure denominator
435  *
436  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
437  *
438  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
439  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
440  *
441  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
442  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
443  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
444  * shrinkers are called.
445  *
446  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
447  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
448  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
449  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
450  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
451  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
452  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
453  *
454  * Returns the number of reclaimed slab objects.
455  */
456 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
457                                  struct mem_cgroup *memcg,
458                                  unsigned long nr_scanned,
459                                  unsigned long nr_eligible)
460 {
461         struct shrinker *shrinker;
462         unsigned long freed = 0;
463
464         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
465                 return 0;
466
467         if (nr_scanned == 0)
468                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
469
470         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
471                 /*
472                  * If we would return 0, our callers would understand that we
473                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
474                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
475                  * time.
476                  */
477                 freed = 1;
478                 goto out;
479         }
480
481         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
482                 struct shrink_control sc = {
483                         .gfp_mask = gfp_mask,
484                         .nid = nid,
485                         .memcg = memcg,
486                 };
487
488                 /*
489                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
490                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
491                  * passing NULL for memcg.
492                  */
493                 if (memcg_kmem_enabled() &&
494                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
495                         continue;
496
497                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
498                         sc.nid = 0;
499
500                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
501         }
502
503         up_read(&shrinker_rwsem);
504 out:
505         cond_resched();
506         return freed;
507 }
508
509 void drop_slab_node(int nid)
510 {
511         unsigned long freed;
512
513         do {
514                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
515
516                 freed = 0;
517                 do {
518                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
519                                              1000, 1000);
520                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
521         } while (freed > 10);
522 }
523
524 void drop_slab(void)
525 {
526         int nid;
527
528         for_each_online_node(nid)
529                 drop_slab_node(nid);
530 }
531
532 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
533 {
534         /*
535          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
536          * that isolated the page, the page cache radix tree and
537          * optional buffer heads at page->private.
538          */
539         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
540                 HPAGE_PMD_NR : 1;
541         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
542 }
543
544 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
545 {
546         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
547                 return 1;
548         if (!inode_write_congested(inode))
549                 return 1;
550         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
551                 return 1;
552         return 0;
553 }
554
555 /*
556  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
557  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
558  * fsync(), msync() or close().
559  *
560  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
561  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
562  * that page is locked, the mapping is pinned.
563  *
564  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
565  * __GFP_FS.
566  */
567 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
568                                 struct page *page, int error)
569 {
570         lock_page(page);
571         if (page_mapping(page) == mapping)
572                 mapping_set_error(mapping, error);
573         unlock_page(page);
574 }
575
576 /* possible outcome of pageout() */
577 typedef enum {
578         /* failed to write page out, page is locked */
579         PAGE_KEEP,
580         /* move page to the active list, page is locked */
581         PAGE_ACTIVATE,
582         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
583         PAGE_SUCCESS,
584         /* page is clean and locked */
585         PAGE_CLEAN,
586 } pageout_t;
587
588 /*
589  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
590  * Calls ->writepage().
591  */
592 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
593                          struct scan_control *sc)
594 {
595         /*
596          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
597          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
598          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
599          * stalls if we need to run get_block().  We could test
600          * PagePrivate for that.
601          *
602          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
603          * this page's queue, we can perform writeback even if that
604          * will block.
605          *
606          * If the page is swapcache, write it back even if that would
607          * block, for some throttling. This happens by accident, because
608          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
609          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
610          */
611         if (!is_page_cache_freeable(page))
612                 return PAGE_KEEP;
613         if (!mapping) {
614                 /*
615                  * Some data journaling orphaned pages can have
616                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
617                  */
618                 if (page_has_private(page)) {
619                         if (try_to_free_buffers(page)) {
620                                 ClearPageDirty(page);
621                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
622                                 return PAGE_CLEAN;
623                         }
624                 }
625                 return PAGE_KEEP;
626         }
627         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
628                 return PAGE_ACTIVATE;
629         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
630                 return PAGE_KEEP;
631
632         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
633                 int res;
634                 struct writeback_control wbc = {
635                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
636                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
637                         .range_start = 0,
638                         .range_end = LLONG_MAX,
639                         .for_reclaim = 1,
640                 };
641
642                 SetPageReclaim(page);
643                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
644                 if (res < 0)
645                         handle_write_error(mapping, page, res);
646                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
647                         ClearPageReclaim(page);
648                         return PAGE_ACTIVATE;
649                 }
650
651                 if (!PageWriteback(page)) {
652                         /* synchronous write or broken a_ops? */
653                         ClearPageReclaim(page);
654                 }
655                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
656                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
657                 return PAGE_SUCCESS;
658         }
659
660         return PAGE_CLEAN;
661 }
662
663 /*
664  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
665  * gets returned with a refcount of 0.
666  */
667 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
668                             bool reclaimed)
669 {
670         unsigned long flags;
671         int refcount;
672
673         BUG_ON(!PageLocked(page));
674         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
675
676         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
677         /*
678          * The non racy check for a busy page.
679          *
680          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
681          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
682          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
683          * here, then the following race may occur:
684          *
685          * get_user_pages(&page);
686          * [user mapping goes away]
687          * write_to(page);
688          *                              !PageDirty(page)    [good]
689          * SetPageDirty(page);
690          * put_page(page);
691          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
692          *
693          * [oops, our write_to data is lost]
694          *
695          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
696          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
697          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
698          *
699          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
700          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
701          */
702         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
703                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
704         else
705                 refcount = 2;
706         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
707                 goto cannot_free;
708         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
709         if (unlikely(PageDirty(page))) {
710                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
711                 goto cannot_free;
712         }
713
714         if (PageSwapCache(page)) {
715                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
716                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
717                 __delete_from_swap_cache(page);
718                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
719                 put_swap_page(page, swap);
720         } else {
721                 void (*freepage)(struct page *);
722                 void *shadow = NULL;
723
724                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
725                 /*
726                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
727                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
728                  *
729                  * But don't store shadows in an address space that is
730                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
731                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
732                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
733                  * back.
734                  *
735                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
736                  * only page cache pages found in these are zero pages
737                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
738                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
739                  * same page_tree.
740                  */
741                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
742                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
743                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
744                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
745                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
746
747                 if (freepage != NULL)
748                         freepage(page);
749         }
750
751         return 1;
752
753 cannot_free:
754         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
755         return 0;
756 }
757
758 /*
759  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
760  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
761  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
762  * this page.
763  */
764 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
765 {
766         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
767                 /*
768                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
769                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
770                  * atomic operation.
771                  */
772                 page_ref_unfreeze(page, 1);
773                 return 1;
774         }
775         return 0;
776 }
777
778 /**
779  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
780  * @page: page to be put back to appropriate lru list
781  *
782  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
783  * Page may still be unevictable for other reasons.
784  *
785  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
786  */
787 void putback_lru_page(struct page *page)
788 {
789         bool is_unevictable;
790         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
791
792         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
793
794 redo:
795         ClearPageUnevictable(page);
796
797         if (page_evictable(page)) {
798                 /*
799                  * For evictable pages, we can use the cache.
800                  * In event of a race, worst case is we end up with an
801                  * unevictable page on [in]active list.
802                  * We know how to handle that.
803                  */
804                 is_unevictable = false;
805                 lru_cache_add(page);
806         } else {
807                 /*
808                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
809                  * list.
810                  */
811                 is_unevictable = true;
812                 add_page_to_unevictable_list(page);
813                 /*
814                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
815                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
816                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
817                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
818                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
819                  * the page back to the evictable list.
820                  *
821                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
822                  */
823                 smp_mb();
824         }
825
826         /*
827          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
828          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
829          * check after we added it to the list, again.
830          */
831         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
832                 if (!isolate_lru_page(page)) {
833                         put_page(page);
834                         goto redo;
835                 }
836                 /* This means someone else dropped this page from LRU
837                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
838                  * nothing to do here.
839                  */
840         }
841
842         if (was_unevictable && !is_unevictable)
843                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
844         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
845                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
846
847         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
848 }
849
850 enum page_references {
851         PAGEREF_RECLAIM,
852         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
853         PAGEREF_KEEP,
854         PAGEREF_ACTIVATE,
855 };
856
857 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
858                                                   struct scan_control *sc)
859 {
860         int referenced_ptes, referenced_page;
861         unsigned long vm_flags;
862
863         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
864                                           &vm_flags);
865         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
866
867         /*
868          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
869          * move the page to the unevictable list.
870          */
871         if (vm_flags & VM_LOCKED)
872                 return PAGEREF_RECLAIM;
873
874         if (referenced_ptes) {
875                 if (PageSwapBacked(page))
876                         return PAGEREF_ACTIVATE;
877                 /*
878                  * All mapped pages start out with page table
879                  * references from the instantiating fault, so we need
880                  * to look twice if a mapped file page is used more
881                  * than once.
882                  *
883                  * Mark it and spare it for another trip around the
884                  * inactive list.  Another page table reference will
885                  * lead to its activation.
886                  *
887                  * Note: the mark is set for activated pages as well
888                  * so that recently deactivated but used pages are
889                  * quickly recovered.
890                  */
891                 SetPageReferenced(page);
892
893                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
894                         return PAGEREF_ACTIVATE;
895
896                 /*
897                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
898                  */
899                 if (vm_flags & VM_EXEC)
900                         return PAGEREF_ACTIVATE;
901
902                 return PAGEREF_KEEP;
903         }
904
905         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
906         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
907                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
908
909         return PAGEREF_RECLAIM;
910 }
911
912 /* Check if a page is dirty or under writeback */
913 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
914                                        bool *dirty, bool *writeback)
915 {
916         struct address_space *mapping;
917
918         /*
919          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
920          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
921          */
922         if (!page_is_file_cache(page) ||
923             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
924                 *dirty = false;
925                 *writeback = false;
926                 return;
927         }
928
929         /* By default assume that the page flags are accurate */
930         *dirty = PageDirty(page);
931         *writeback = PageWriteback(page);
932
933         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
934         if (!page_has_private(page))
935                 return;
936
937         mapping = page_mapping(page);
938         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
939                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
940 }
941
942 struct reclaim_stat {
943         unsigned nr_dirty;
944         unsigned nr_unqueued_dirty;
945         unsigned nr_congested;
946         unsigned nr_writeback;
947         unsigned nr_immediate;
948         unsigned nr_activate;
949         unsigned nr_ref_keep;
950         unsigned nr_unmap_fail;
951 };
952
953 /*
954  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
955  */
956 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
957                                       struct pglist_data *pgdat,
958                                       struct scan_control *sc,
959                                       enum ttu_flags ttu_flags,
960                                       struct reclaim_stat *stat,
961                                       bool force_reclaim)
962 {
963         LIST_HEAD(ret_pages);
964         LIST_HEAD(free_pages);
965         int pgactivate = 0;
966         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
967         unsigned nr_dirty = 0;
968         unsigned nr_congested = 0;
969         unsigned nr_reclaimed = 0;
970         unsigned nr_writeback = 0;
971         unsigned nr_immediate = 0;
972         unsigned nr_ref_keep = 0;
973         unsigned nr_unmap_fail = 0;
974
975         cond_resched();
976
977         while (!list_empty(page_list)) {
978                 struct address_space *mapping;
979                 struct page *page;
980                 int may_enter_fs;
981                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
982                 bool dirty, writeback;
983
984                 cond_resched();
985
986                 page = lru_to_page(page_list);
987                 list_del(&page->lru);
988
989                 if (!trylock_page(page))
990                         goto keep;
991
992                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
993
994                 sc->nr_scanned++;
995
996                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
997                         goto activate_locked;
998
999                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1000                         goto keep_locked;
1001
1002                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1003                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1004                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1005                         sc->nr_scanned++;
1006
1007                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1008                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1009
1010                 /*
1011                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
1012                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1013                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1014                  * is all dirty unqueued pages.
1015                  */
1016                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1017                 if (dirty || writeback)
1018                         nr_dirty++;
1019
1020                 if (dirty && !writeback)
1021                         nr_unqueued_dirty++;
1022
1023                 /*
1024                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1025                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1026                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1027                  * end of the LRU a second time.
1028                  */
1029                 mapping = page_mapping(page);
1030                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1031                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1032                     (writeback && PageReclaim(page)))
1033                         nr_congested++;
1034
1035                 /*
1036                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1037                  * are three cases to consider.
1038                  *
1039                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1040                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1041                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1042                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1043                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1044                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1045                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1046                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1047                  *    caller can stall after page list has been processed.
1048                  *
1049                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1050                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1051                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1052                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1053                  *    reclaim and continue scanning.
1054                  *
1055                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1056                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1057                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1058                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1059                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1060                  *    would probably show more reasons.
1061                  *
1062                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1063                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1064                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1065                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1066                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1067                  *
1068                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1069                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1070                  * inactive list and refilling from the active list. The
1071                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1072                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1073                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1074                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1075                  * takes to write them to disk.
1076                  */
1077                 if (PageWriteback(page)) {
1078                         /* Case 1 above */
1079                         if (current_is_kswapd() &&
1080                             PageReclaim(page) &&
1081                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1082                                 nr_immediate++;
1083                                 goto activate_locked;
1084
1085                         /* Case 2 above */
1086                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1087                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1088                                 /*
1089                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1090                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1091                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1092                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1093                                  * enough to care.  What we do want is for this
1094                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1095                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1096                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1097                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1098                                  */
1099                                 SetPageReclaim(page);
1100                                 nr_writeback++;
1101                                 goto activate_locked;
1102
1103                         /* Case 3 above */
1104                         } else {
1105                                 unlock_page(page);
1106                                 wait_on_page_writeback(page);
1107                                 /* then go back and try same page again */
1108                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1109                                 continue;
1110                         }
1111                 }
1112
1113                 if (!force_reclaim)
1114                         references = page_check_references(page, sc);
1115
1116                 switch (references) {
1117                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1118                         goto activate_locked;
1119                 case PAGEREF_KEEP:
1120                         nr_ref_keep++;
1121                         goto keep_locked;
1122                 case PAGEREF_RECLAIM:
1123                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1124                         ; /* try to reclaim the page below */
1125                 }
1126
1127                 /*
1128                  * Anonymous process memory has backing store?
1129                  * Try to allocate it some swap space here.
1130                  * Lazyfree page could be freed directly
1131                  */
1132                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1133                         if (!PageSwapCache(page)) {
1134                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1135                                         goto keep_locked;
1136                                 if (PageTransHuge(page)) {
1137                                         /* cannot split THP, skip it */
1138                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1139                                                 goto activate_locked;
1140                                         /*
1141                                          * Split pages without a PMD map right
1142                                          * away. Chances are some or all of the
1143                                          * tail pages can be freed without IO.
1144                                          */
1145                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1146                                             split_huge_page_to_list(page,
1147                                                                     page_list))
1148                                                 goto activate_locked;
1149                                 }
1150                                 if (!add_to_swap(page)) {
1151                                         if (!PageTransHuge(page))
1152                                                 goto activate_locked;
1153                                         /* Fallback to swap normal pages */
1154                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1155                                                                     page_list))
1156                                                 goto activate_locked;
1157 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1158                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1159 #endif
1160                                         if (!add_to_swap(page))
1161                                                 goto activate_locked;
1162                                 }
1163
1164                                 may_enter_fs = 1;
1165
1166                                 /* Adding to swap updated mapping */
1167                                 mapping = page_mapping(page);
1168                         }
1169                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1170                         /* Split file THP */
1171                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1172                                 goto keep_locked;
1173                 }
1174
1175                 /*
1176                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1177                  * processes. Try to unmap it here.
1178                  */
1179                 if (page_mapped(page)) {
1180                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1181
1182                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1183                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1184                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1185                                 nr_unmap_fail++;
1186                                 goto activate_locked;
1187                         }
1188                 }
1189
1190                 if (PageDirty(page)) {
1191                         /*
1192                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1193                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1194                          * injecting inefficient single-page IO into
1195                          * flusher writeback as much as possible: only
1196                          * write pages when we've encountered many
1197                          * dirty pages, and when we've already scanned
1198                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1199                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1200                          */
1201                         if (page_is_file_cache(page) &&
1202                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1203                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1204                                 /*
1205                                  * Immediately reclaim when written back.
1206                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1207                                  * except we already have the page isolated
1208                                  * and know it's dirty
1209                                  */
1210                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1211                                 SetPageReclaim(page);
1212
1213                                 goto activate_locked;
1214                         }
1215
1216                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1217                                 goto keep_locked;
1218                         if (!may_enter_fs)
1219                                 goto keep_locked;
1220                         if (!sc->may_writepage)
1221                                 goto keep_locked;
1222
1223                         /*
1224                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1225                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1226                          * starts and then write it out here.
1227                          */
1228                         try_to_unmap_flush_dirty();
1229                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1230                         case PAGE_KEEP:
1231                                 goto keep_locked;
1232                         case PAGE_ACTIVATE:
1233                                 goto activate_locked;
1234                         case PAGE_SUCCESS:
1235                                 if (PageWriteback(page))
1236                                         goto keep;
1237                                 if (PageDirty(page))
1238                                         goto keep;
1239
1240                                 /*
1241                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1242                                  * ahead and try to reclaim the page.
1243                                  */
1244                                 if (!trylock_page(page))
1245                                         goto keep;
1246                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1247                                         goto keep_locked;
1248                                 mapping = page_mapping(page);
1249                         case PAGE_CLEAN:
1250                                 ; /* try to free the page below */
1251                         }
1252                 }
1253
1254                 /*
1255                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1256                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1257                  * the page as well.
1258                  *
1259                  * We do this even if the page is PageDirty().
1260                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1261                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1262                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1263                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1264                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1265                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1266                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1267                  *
1268                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1269                  * the pages which were not successfully invalidated in
1270                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1271                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1272                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1273                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1274                  */
1275                 if (page_has_private(page)) {
1276                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1277                                 goto activate_locked;
1278                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1279                                 unlock_page(page);
1280                                 if (put_page_testzero(page))
1281                                         goto free_it;
1282                                 else {
1283                                         /*
1284                                          * rare race with speculative reference.
1285                                          * the speculative reference will free
1286                                          * this page shortly, so we may
1287                                          * increment nr_reclaimed here (and
1288                                          * leave it off the LRU).
1289                                          */
1290                                         nr_reclaimed++;
1291                                         continue;
1292                                 }
1293                         }
1294                 }
1295
1296                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1297                         /* follow __remove_mapping for reference */
1298                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1299                                 goto keep_locked;
1300                         if (PageDirty(page)) {
1301                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1302                                 goto keep_locked;
1303                         }
1304
1305                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1306                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1307                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1308                         goto keep_locked;
1309                 /*
1310                  * At this point, we have no other references and there is
1311                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1312                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1313                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1314                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1315                  */
1316                 __ClearPageLocked(page);
1317 free_it:
1318                 nr_reclaimed++;
1319
1320                 /*
1321                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1322                  * appear not as the counts should be low
1323                  */
1324                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1325                         mem_cgroup_uncharge(page);
1326                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1327                 } else
1328                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1329                 continue;
1330
1331 activate_locked:
1332                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1333                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1334                                                 PageMlocked(page)))
1335                         try_to_free_swap(page);
1336                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1337                 if (!PageMlocked(page)) {
1338                         SetPageActive(page);
1339                         pgactivate++;
1340                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1341                 }
1342 keep_locked:
1343                 unlock_page(page);
1344 keep:
1345                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1346                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1347         }
1348
1349         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1350         try_to_unmap_flush();
1351         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1352
1353         list_splice(&ret_pages, page_list);
1354         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1355
1356         if (stat) {
1357                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1358                 stat->nr_congested = nr_congested;
1359                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1360                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1361                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1362                 stat->nr_activate = pgactivate;
1363                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1364                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1365         }
1366         return nr_reclaimed;
1367 }
1368
1369 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1370                                             struct list_head *page_list)
1371 {
1372         struct scan_control sc = {
1373                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1374                 .priority = DEF_PRIORITY,
1375                 .may_unmap = 1,
1376         };
1377         unsigned long ret;
1378         struct page *page, *next;
1379         LIST_HEAD(clean_pages);
1380
1381         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1382                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1383                     !__PageMovable(page)) {
1384                         ClearPageActive(page);
1385                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1386                 }
1387         }
1388
1389         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1390                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1391         list_splice(&clean_pages, page_list);
1392         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1393         return ret;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1398  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1399  * freed elsewhere are also ignored.
1400  *
1401  * page:        page to consider
1402  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1403  *
1404  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1405  */
1406 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1407 {
1408         int ret = -EINVAL;
1409
1410         /* Only take pages on the LRU. */
1411         if (!PageLRU(page))
1412                 return ret;
1413
1414         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1415         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1416                 return ret;
1417
1418         ret = -EBUSY;
1419
1420         /*
1421          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1422          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1423          * blocking - clean pages for the most part.
1424          *
1425          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1426          * that it is possible to migrate without blocking
1427          */
1428         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1429                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1430                 if (PageWriteback(page))
1431                         return ret;
1432
1433                 if (PageDirty(page)) {
1434                         struct address_space *mapping;
1435
1436                         /*
1437                          * Only pages without mappings or that have a
1438                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1439                          * without blocking
1440                          */
1441                         mapping = page_mapping(page);
1442                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1443                                 return ret;
1444                 }
1445         }
1446
1447         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1448                 return ret;
1449
1450         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1451                 /*
1452                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1453                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1454                  * page release code relies on it.
1455                  */
1456                 ClearPageLRU(page);
1457                 ret = 0;
1458         }
1459
1460         return ret;
1461 }
1462
1463
1464 /*
1465  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1466  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1467  */
1468 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1469                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1470 {
1471         int zid;
1472
1473         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1474                 if (!nr_zone_taken[zid])
1475                         continue;
1476
1477                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1478 #ifdef CONFIG_MEMCG
1479                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1480 #endif
1481         }
1482
1483 }
1484
1485 /*
1486  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1487  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1488  * and working on them outside the LRU lock.
1489  *
1490  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1491  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1492  *
1493  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1494  *
1495  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1496  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1497  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1498  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1499  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1500  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1501  * @lru:        LRU list id for isolating
1502  *
1503  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1504  */
1505 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1506                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1507                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1508                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1509 {
1510         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1511         unsigned long nr_taken = 0;
1512         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1513         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1514         unsigned long skipped = 0;
1515         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1516         LIST_HEAD(pages_skipped);
1517
1518         scan = 0;
1519         for (total_scan = 0;
1520              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1521              total_scan++) {
1522                 struct page *page;
1523
1524                 page = lru_to_page(src);
1525                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1526
1527                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1528
1529                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1530                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1531                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1532                         continue;
1533                 }
1534
1535                 /*
1536                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1537                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1538                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1539                  * pages, triggering a premature OOM.
1540                  */
1541                 scan++;
1542                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1543                 case 0:
1544                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1545                         nr_taken += nr_pages;
1546                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1547                         list_move(&page->lru, dst);
1548                         break;
1549
1550                 case -EBUSY:
1551                         /* else it is being freed elsewhere */
1552                         list_move(&page->lru, src);
1553                         continue;
1554
1555                 default:
1556                         BUG();
1557                 }
1558         }
1559
1560         /*
1561          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1562          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1563          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1564          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1565          * system at risk of premature OOM.
1566          */
1567         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1568                 int zid;
1569
1570                 list_splice(&pages_skipped, src);
1571                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1572                         if (!nr_skipped[zid])
1573                                 continue;
1574
1575                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1576                         skipped += nr_skipped[zid];
1577                 }
1578         }
1579         *nr_scanned = total_scan;
1580         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1581                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1582         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1583         return nr_taken;
1584 }
1585
1586 /**
1587  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1588  * @page: page to isolate from its LRU list
1589  *
1590  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1591  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1592  *
1593  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1594  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1595  *
1596  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1597  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1598  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1599  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1600  *
1601  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1602  * found will be decremented.
1603  *
1604  * Restrictions:
1605  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1606  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1607  *     without a stable reference).
1608  * (2) the lru_lock must not be held.
1609  * (3) interrupts must be enabled.
1610  */
1611 int isolate_lru_page(struct page *page)
1612 {
1613         int ret = -EBUSY;
1614
1615         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1616         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1617
1618         if (PageLRU(page)) {
1619                 struct zone *zone = page_zone(page);
1620                 struct lruvec *lruvec;
1621
1622                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1623                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1624                 if (PageLRU(page)) {
1625                         int lru = page_lru(page);
1626                         get_page(page);
1627                         ClearPageLRU(page);
1628                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1629                         ret = 0;
1630                 }
1631                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1632         }
1633         return ret;
1634 }
1635
1636 /*
1637  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1638  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1639  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1640  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1641  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1642  */
1643 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1644                 struct scan_control *sc)
1645 {
1646         unsigned long inactive, isolated;
1647
1648         if (current_is_kswapd())
1649                 return 0;
1650
1651         if (!sane_reclaim(sc))
1652                 return 0;
1653
1654         if (file) {
1655                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1656                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1657         } else {
1658                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1659                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1660         }
1661
1662         /*
1663          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1664          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1665          * deadlock.
1666          */
1667         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1668                 inactive >>= 3;
1669
1670         return isolated > inactive;
1671 }
1672
1673 static noinline_for_stack void
1674 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1675 {
1676         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1677         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1678         LIST_HEAD(pages_to_free);
1679
1680         /*
1681          * Put back any unfreeable pages.
1682          */
1683         while (!list_empty(page_list)) {
1684                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1685                 int lru;
1686
1687                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1688                 list_del(&page->lru);
1689                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1690                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1691                         putback_lru_page(page);
1692                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1693                         continue;
1694                 }
1695
1696                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1697
1698                 SetPageLRU(page);
1699                 lru = page_lru(page);
1700                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1701
1702                 if (is_active_lru(lru)) {
1703                         int file = is_file_lru(lru);
1704                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1705                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1706                 }
1707                 if (put_page_testzero(page)) {
1708                         __ClearPageLRU(page);
1709                         __ClearPageActive(page);
1710                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1711
1712                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1713                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1714                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1715                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1716                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1717                         } else
1718                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1719                 }
1720         }
1721
1722         /*
1723          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1724          */
1725         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1730  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1731  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1732  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1733  */
1734 static int current_may_throttle(void)
1735 {
1736         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1737                 current->backing_dev_info == NULL ||
1738                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1739 }
1740
1741 /*
1742  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1743  * of reclaimed pages
1744  */
1745 static noinline_for_stack unsigned long
1746 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1747                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1748 {
1749         LIST_HEAD(page_list);
1750         unsigned long nr_scanned;
1751         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1752         unsigned long nr_taken;
1753         struct reclaim_stat stat = {};
1754         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1755         int file = is_file_lru(lru);
1756         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1757         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1758         bool stalled = false;
1759
1760         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1761                 if (stalled)
1762                         return 0;
1763
1764                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1765                 msleep(100);
1766                 stalled = true;
1767
1768                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1769                 if (fatal_signal_pending(current))
1770                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1771         }
1772
1773         lru_add_drain();
1774
1775         if (!sc->may_unmap)
1776                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1777
1778         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1779
1780         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1781                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1782
1783         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1784         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1785
1786         if (current_is_kswapd()) {
1787                 if (global_reclaim(sc))
1788                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1789                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1790                                    nr_scanned);
1791         } else {
1792                 if (global_reclaim(sc))
1793                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1794                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1795                                    nr_scanned);
1796         }
1797         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1798
1799         if (nr_taken == 0)
1800                 return 0;
1801
1802         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1803                                 &stat, false);
1804
1805         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1806
1807         if (current_is_kswapd()) {
1808                 if (global_reclaim(sc))
1809                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1810                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1811                                    nr_reclaimed);
1812         } else {
1813                 if (global_reclaim(sc))
1814                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1815                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1816                                    nr_reclaimed);
1817         }
1818
1819         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1820
1821         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1822
1823         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1824
1825         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1826         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1827
1828         /*
1829          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1830          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1831          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1832          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1833          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1834          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1835          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1836          * same way balance_dirty_pages() manages.
1837          *
1838          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1839          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1840          * are encountered in the nr_immediate check below.
1841          */
1842         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1843                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1844
1845         /*
1846          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1847          * stalling here.
1848          */
1849         if (sane_reclaim(sc)) {
1850                 /*
1851                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1852                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1853                  */
1854                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1855                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1856
1857                 /*
1858                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1859                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1860                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1861                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1862                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1863                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1864                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1865                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1866                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1867                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1868                  */
1869                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1870                         wakeup_flusher_threads(0, WB_REASON_VMSCAN);
1871                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1872                 }
1873
1874                 /*
1875                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1876                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1877                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1878                  * they are written so also forcibly stall.
1879                  */
1880                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1881                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1882         }
1883
1884         /*
1885          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1886          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1887          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1888          */
1889         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1890             current_may_throttle())
1891                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1892
1893         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1894                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1895                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1896                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1897                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1898                         stat.nr_unmap_fail,
1899                         sc->priority, file);
1900         return nr_reclaimed;
1901 }
1902
1903 /*
1904  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1905  *
1906  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1907  * processes, from rmap.
1908  *
1909  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1910  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1911  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1912  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1913  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1914  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1915  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1916  *
1917  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1918  * But we had to alter page->flags anyway.
1919  *
1920  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1921  */
1922
1923 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1924                                      struct list_head *list,
1925                                      struct list_head *pages_to_free,
1926                                      enum lru_list lru)
1927 {
1928         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1929         struct page *page;
1930         int nr_pages;
1931         int nr_moved = 0;
1932
1933         while (!list_empty(list)) {
1934                 page = lru_to_page(list);
1935                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1936
1937                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1938                 SetPageLRU(page);
1939
1940                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1941                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1942                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1943
1944                 if (put_page_testzero(page)) {
1945                         __ClearPageLRU(page);
1946                         __ClearPageActive(page);
1947                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1948
1949                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1950                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1951                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1952                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1953                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1954                         } else
1955                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1956                 } else {
1957                         nr_moved += nr_pages;
1958                 }
1959         }
1960
1961         if (!is_active_lru(lru)) {
1962                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1963                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1964                                    nr_moved);
1965         }
1966
1967         return nr_moved;
1968 }
1969
1970 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1971                                struct lruvec *lruvec,
1972                                struct scan_control *sc,
1973                                enum lru_list lru)
1974 {
1975         unsigned long nr_taken;
1976         unsigned long nr_scanned;
1977         unsigned long vm_flags;
1978         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1979         LIST_HEAD(l_active);
1980         LIST_HEAD(l_inactive);
1981         struct page *page;
1982         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1983         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1984         unsigned nr_rotated = 0;
1985         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1986         int file = is_file_lru(lru);
1987         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1988
1989         lru_add_drain();
1990
1991         if (!sc->may_unmap)
1992                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1993
1994         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1995
1996         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1997                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1998
1999         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2000         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2001
2002         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2003         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2004
2005         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2006
2007         while (!list_empty(&l_hold)) {
2008                 cond_resched();
2009                 page = lru_to_page(&l_hold);
2010                 list_del(&page->lru);
2011
2012                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2013                         putback_lru_page(page);
2014                         continue;
2015                 }
2016
2017                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2018                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2019                                 if (page_has_private(page))
2020                                         try_to_release_page(page, 0);
2021                                 unlock_page(page);
2022                         }
2023                 }
2024
2025                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2026                                     &vm_flags)) {
2027                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2028                         /*
2029                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2030                          * give them one more trip around the active list. So
2031                          * that executable code get better chances to stay in
2032                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2033                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2034                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2035                          * so we ignore them here.
2036                          */
2037                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2038                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2039                                 continue;
2040                         }
2041                 }
2042
2043                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2044                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2045         }
2046
2047         /*
2048          * Move pages back to the lru list.
2049          */
2050         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2051         /*
2052          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2053          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2054          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2055          * get_scan_count.
2056          */
2057         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2058
2059         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2060         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2061         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2062         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2063
2064         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2065         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
2066         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2067                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2068 }
2069
2070 /*
2071  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2072  * to do too much work.
2073  *
2074  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2075  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2076  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2077  *
2078  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2079  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2080  *
2081  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2082  *
2083  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2084  * on this LRU, maintained by the pageout code. A zone->inactive_ratio
2085  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2086  *
2087  * total     target    max
2088  * memory    ratio     inactive
2089  * -------------------------------------
2090  *   10MB       1         5MB
2091  *  100MB       1        50MB
2092  *    1GB       3       250MB
2093  *   10GB      10       0.9GB
2094  *  100GB      31         3GB
2095  *    1TB     101        10GB
2096  *   10TB     320        32GB
2097  */
2098 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2099                                  struct mem_cgroup *memcg,
2100                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2101 {
2102         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2103         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2104         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2105         unsigned long inactive, active;
2106         unsigned long inactive_ratio;
2107         unsigned long refaults;
2108         unsigned long gb;
2109
2110         /*
2111          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2112          * is pointless.
2113          */
2114         if (!file && !total_swap_pages)
2115                 return false;
2116
2117         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2118         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2119
2120         if (memcg)
2121                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2122         else
2123                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2124
2125         /*
2126          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2127          * is being established. Disable active list protection to get
2128          * rid of the stale workingset quickly.
2129          */
2130         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2131                 inactive_ratio = 0;
2132         } else {
2133                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2134                 if (gb)
2135                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2136                 else
2137                         inactive_ratio = 1;
2138         }
2139
2140         if (actual_reclaim)
2141                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2142                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2143                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2144                         inactive_ratio, file);
2145
2146         return inactive * inactive_ratio < active;
2147 }
2148
2149 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2150                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2151                                  struct scan_control *sc)
2152 {
2153         if (is_active_lru(lru)) {
2154                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2155                                          memcg, sc, true))
2156                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2157                 return 0;
2158         }
2159
2160         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2161 }
2162
2163 enum scan_balance {
2164         SCAN_EQUAL,
2165         SCAN_FRACT,
2166         SCAN_ANON,
2167         SCAN_FILE,
2168 };
2169
2170 /*
2171  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2172  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2173  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2174  * onto the active list instead of evict.
2175  *
2176  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2177  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2178  */
2179 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2180                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2181                            unsigned long *lru_pages)
2182 {
2183         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2184         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2185         u64 fraction[2];
2186         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2187         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2188         unsigned long anon_prio, file_prio;
2189         enum scan_balance scan_balance;
2190         unsigned long anon, file;
2191         unsigned long ap, fp;
2192         enum lru_list lru;
2193
2194         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2195         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2196                 scan_balance = SCAN_FILE;
2197                 goto out;
2198         }
2199
2200         /*
2201          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2202          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2203          * disable swapping for individual groups completely when
2204          * using the memory controller's swap limit feature would be
2205          * too expensive.
2206          */
2207         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2208                 scan_balance = SCAN_FILE;
2209                 goto out;
2210         }
2211
2212         /*
2213          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2214          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2215          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2216          */
2217         if (!sc->priority && swappiness) {
2218                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2219                 goto out;
2220         }
2221
2222         /*
2223          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2224          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2225          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2226          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2227          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2228          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2229          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2230          */
2231         if (global_reclaim(sc)) {
2232                 unsigned long pgdatfile;
2233                 unsigned long pgdatfree;
2234                 int z;
2235                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2236
2237                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2238                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2239                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2240
2241                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2242                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2243                         if (!managed_zone(zone))
2244                                 continue;
2245
2246                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2247                 }
2248
2249                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2250                         /*
2251                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2252                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2253                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2254                          */
2255                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2256                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2257                                         >> sc->priority) {
2258                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2259                                 goto out;
2260                         }
2261                 }
2262         }
2263
2264         /*
2265          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2266          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2267          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2268          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2269          * Without the second condition we could end up never scanning an
2270          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2271          * system is under heavy pressure.
2272          */
2273         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2274             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2275                 scan_balance = SCAN_FILE;
2276                 goto out;
2277         }
2278
2279         scan_balance = SCAN_FRACT;
2280
2281         /*
2282          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2283          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2284          */
2285         anon_prio = swappiness;
2286         file_prio = 200 - anon_prio;
2287
2288         /*
2289          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2290          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2291          * ratios to determine how valuable each cache is.
2292          *
2293          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2294          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2295          * up weighing recent references more than old ones.
2296          *
2297          * anon in [0], file in [1]
2298          */
2299
2300         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2301                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2302         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2303                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2304
2305         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2306         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2307                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2308                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2309         }
2310
2311         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2312                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2313                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2314         }
2315
2316         /*
2317          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2318          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2319          * each list that were recently referenced and in active use.
2320          */
2321         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2322         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2323
2324         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2325         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2326         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2327
2328         fraction[0] = ap;
2329         fraction[1] = fp;
2330         denominator = ap + fp + 1;
2331 out:
2332         *lru_pages = 0;
2333         for_each_evictable_lru(lru) {
2334                 int file = is_file_lru(lru);
2335                 unsigned long size;
2336                 unsigned long scan;
2337
2338                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2339                 scan = size >> sc->priority;
2340                 /*
2341                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2342                  * scrape out the remaining cache.
2343                  */
2344                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2345                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2346
2347                 switch (scan_balance) {
2348                 case SCAN_EQUAL:
2349                         /* Scan lists relative to size */
2350                         break;
2351                 case SCAN_FRACT:
2352                         /*
2353                          * Scan types proportional to swappiness and
2354                          * their relative recent reclaim efficiency.
2355                          */
2356                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2357                                          denominator);
2358                         break;
2359                 case SCAN_FILE:
2360                 case SCAN_ANON:
2361                         /* Scan one type exclusively */
2362                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2363                                 size = 0;
2364                                 scan = 0;
2365                         }
2366                         break;
2367                 default:
2368                         /* Look ma, no brain */
2369                         BUG();
2370                 }
2371
2372                 *lru_pages += size;
2373                 nr[lru] = scan;
2374         }
2375 }
2376
2377 /*
2378  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2379  */
2380 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2381                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2382 {
2383         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2384         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2385         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2386         unsigned long nr_to_scan;
2387         enum lru_list lru;
2388         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2389         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2390         struct blk_plug plug;
2391         bool scan_adjusted;
2392
2393         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2394
2395         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2396         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2397
2398         /*
2399          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2400          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2401          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2402          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2403          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2404          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2405          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2406          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2407          * dropped to zero at the first pass.
2408          */
2409         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2410                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2411
2412         blk_start_plug(&plug);
2413         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2414                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2415                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2416                 unsigned long nr_scanned;
2417
2418                 for_each_evictable_lru(lru) {
2419                         if (nr[lru]) {
2420                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2421                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2422
2423                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2424                                                             lruvec, memcg, sc);
2425                         }
2426                 }
2427
2428                 cond_resched();
2429
2430                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2431                         continue;
2432
2433                 /*
2434                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2435                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2436                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2437                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2438                  * proportional to the original scan target.
2439                  */
2440                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2441                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2442
2443                 /*
2444                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2445                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2446                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2447                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2448                  */
2449                 if (!nr_file || !nr_anon)
2450                         break;
2451
2452                 if (nr_file > nr_anon) {
2453                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2454                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2455                         lru = LRU_BASE;
2456                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2457                 } else {
2458                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2459                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2460                         lru = LRU_FILE;
2461                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2462                 }
2463
2464                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2465                 nr[lru] = 0;
2466                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2467
2468                 /*
2469                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2470                  * scan target and the percentage scanning already complete
2471                  */
2472                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2473                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2474                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2475                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2476
2477                 lru += LRU_ACTIVE;
2478                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2479                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2480                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2481
2482                 scan_adjusted = true;
2483         }
2484         blk_finish_plug(&plug);
2485         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2486
2487         /*
2488          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2489          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2490          */
2491         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2492                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2493                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2494 }
2495
2496 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2497 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2498 {
2499         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2500                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2501                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2502                 return true;
2503
2504         return false;
2505 }
2506
2507 /*
2508  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2509  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2510  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2511  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2512  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2513  */
2514 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2515                                         unsigned long nr_reclaimed,
2516                                         unsigned long nr_scanned,
2517                                         struct scan_control *sc)
2518 {
2519         unsigned long pages_for_compaction;
2520         unsigned long inactive_lru_pages;
2521         int z;
2522
2523         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2524         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2525                 return false;
2526
2527         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2528         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2529                 /*
2530                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2531                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2532                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2533                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2534                  */
2535                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2536                         return false;
2537         } else {
2538                 /*
2539                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2540                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2541                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2542                  * pages that were scanned. This will return to the
2543                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2544                  * the resulting allocation attempt fails
2545                  */
2546                 if (!nr_reclaimed)
2547                         return false;
2548         }
2549
2550         /*
2551          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2552          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2553          */
2554         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2555         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2556         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2557                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2558         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2559                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2560                 return true;
2561
2562         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2563         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2564                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2565                 if (!managed_zone(zone))
2566                         continue;
2567
2568                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2569                 case COMPACT_SUCCESS:
2570                 case COMPACT_CONTINUE:
2571                         return false;
2572                 default:
2573                         /* check next zone */
2574                         ;
2575                 }
2576         }
2577         return true;
2578 }
2579
2580 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2581 {
2582         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2583         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2584         bool reclaimable = false;
2585
2586         do {
2587                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2588                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2589                         .pgdat = pgdat,
2590                         .priority = sc->priority,
2591                 };
2592                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2593                 struct mem_cgroup *memcg;
2594
2595                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2596                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2597
2598                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2599                 do {
2600                         unsigned long lru_pages;
2601                         unsigned long reclaimed;
2602                         unsigned long scanned;
2603
2604                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2605                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2606                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2607                                         continue;
2608                                 }
2609                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2610                         }
2611
2612                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2613                         scanned = sc->nr_scanned;
2614
2615                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2616                         node_lru_pages += lru_pages;
2617
2618                         if (memcg)
2619                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2620                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2621                                             lru_pages);
2622
2623                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2624                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2625                                    sc->nr_scanned - scanned,
2626                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2627
2628                         /*
2629                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2630                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2631                          * node.
2632                          *
2633                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2634                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2635                          * retry with decreasing priority if one round over the
2636                          * whole hierarchy is not sufficient.
2637                          */
2638                         if (!global_reclaim(sc) &&
2639                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2640                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2641                                 break;
2642                         }
2643                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2644
2645                 /*
2646                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2647                  * the eligible LRU pages were scanned.
2648                  */
2649                 if (global_reclaim(sc))
2650                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2651                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2652                                     node_lru_pages);
2653
2654                 if (reclaim_state) {
2655                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2656                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2657                 }
2658
2659                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2660                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2661                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2662                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2663
2664                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2665                         reclaimable = true;
2666
2667         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2668                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2669
2670         /*
2671          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2672          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2673          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2674          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2675          */
2676         if (reclaimable)
2677                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2678
2679         return reclaimable;
2680 }
2681
2682 /*
2683  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2684  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2685  * should reclaim first.
2686  */
2687 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2688 {
2689         unsigned long watermark;
2690         enum compact_result suitable;
2691
2692         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2693         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2694                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2695                 return true;
2696         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2697                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2698                 return false;
2699
2700         /*
2701          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2702          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2703          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2704          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2705          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2706          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2707          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2708          */
2709         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2710
2711         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2712 }
2713
2714 /*
2715  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2716  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2717  * request.
2718  *
2719  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2720  * scan then give up on it.
2721  */
2722 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2723 {
2724         struct zoneref *z;
2725         struct zone *zone;
2726         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2727         unsigned long nr_soft_scanned;
2728         gfp_t orig_mask;
2729         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2730
2731         /*
2732          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2733          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2734          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2735          */
2736         orig_mask = sc->gfp_mask;
2737         if (buffer_heads_over_limit) {
2738                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2739                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2740         }
2741
2742         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2743                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2744                 /*
2745                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2746                  * to global LRU.
2747                  */
2748                 if (global_reclaim(sc)) {
2749                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2750                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2751                                 continue;
2752
2753                         /*
2754                          * If we already have plenty of memory free for
2755                          * compaction in this zone, don't free any more.
2756                          * Even though compaction is invoked for any
2757                          * non-zero order, only frequent costly order
2758                          * reclamation is disruptive enough to become a
2759                          * noticeable problem, like transparent huge
2760                          * page allocations.
2761                          */
2762                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2763                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2764                             compaction_ready(zone, sc)) {
2765                                 sc->compaction_ready = true;
2766                                 continue;
2767                         }
2768
2769                         /*
2770                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2771                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2772                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2773                          * the user prefers lower zones being preserved.
2774                          */
2775                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2776                                 continue;
2777
2778                         /*
2779                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2780                          * and returns the number of reclaimed pages and
2781                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2782                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2783                          */
2784                         nr_soft_scanned = 0;
2785                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2786                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2787                                                 &nr_soft_scanned);
2788                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2789                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2790                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2791                 }
2792
2793                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2794                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2795                         continue;
2796                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2797                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2798         }
2799
2800         /*
2801          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2802          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2803          */
2804         sc->gfp_mask = orig_mask;
2805 }
2806
2807 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2808 {
2809         struct mem_cgroup *memcg;
2810
2811         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2812         do {
2813                 unsigned long refaults;
2814                 struct lruvec *lruvec;
2815
2816                 if (memcg)
2817                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2818                 else
2819                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2820
2821                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2822                 lruvec->refaults = refaults;
2823         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2824 }
2825
2826 /*
2827  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2828  *
2829  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2830  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2831  *
2832  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2833  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2834  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2835  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2836  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2837  * work, and the allocation attempt will fail.
2838  *
2839  * returns:     0, if no pages reclaimed
2840  *              else, the number of pages reclaimed
2841  */
2842 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2843                                           struct scan_control *sc)
2844 {
2845         int initial_priority = sc->priority;
2846         pg_data_t *last_pgdat;
2847         struct zoneref *z;
2848         struct zone *zone;
2849 retry:
2850         delayacct_freepages_start();
2851
2852         if (global_reclaim(sc))
2853                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2854
2855         do {
2856                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2857                                 sc->priority);
2858                 sc->nr_scanned = 0;
2859                 shrink_zones(zonelist, sc);
2860
2861                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2862                         break;
2863
2864                 if (sc->compaction_ready)
2865                         break;
2866
2867                 /*
2868                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2869                  * writepage even in laptop mode.
2870                  */
2871                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2872                         sc->may_writepage = 1;
2873         } while (--sc->priority >= 0);
2874
2875         last_pgdat = NULL;
2876         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2877                                         sc->nodemask) {
2878                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2879                         continue;
2880                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2881                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2882         }
2883
2884         delayacct_freepages_end();
2885
2886         if (sc->nr_reclaimed)
2887                 return sc->nr_reclaimed;
2888
2889         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2890         if (sc->compaction_ready)
2891                 return 1;
2892
2893         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2894         if (sc->memcg_low_skipped) {
2895                 sc->priority = initial_priority;
2896                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2897                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2898                 goto retry;
2899         }
2900
2901         return 0;
2902 }
2903
2904 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2905 {
2906         struct zone *zone;
2907         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2908         unsigned long free_pages = 0;
2909         int i;
2910         bool wmark_ok;
2911
2912         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2913                 return true;
2914
2915         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2916                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2917                 if (!managed_zone(zone))
2918                         continue;
2919
2920                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2921                         continue;
2922
2923                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2924                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2925         }
2926
2927         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2928         if (!pfmemalloc_reserve)
2929                 return true;
2930
2931         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2932
2933         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2934         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2935                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2936                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2937                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2938         }
2939
2940         return wmark_ok;
2941 }
2942
2943 /*
2944  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2945  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2946  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2947  * when the low watermark is reached.
2948  *
2949  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2950  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2951  */
2952 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2953                                         nodemask_t *nodemask)
2954 {
2955         struct zoneref *z;
2956         struct zone *zone;
2957         pg_data_t *pgdat = NULL;
2958
2959         /*
2960          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2961          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2962          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2963          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2964          * processes to block on log_wait_commit().
2965          */
2966         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2967                 goto out;
2968
2969         /*
2970          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2971          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2972          */
2973         if (fatal_signal_pending(current))
2974                 goto out;
2975
2976         /*
2977          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2978          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2979          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2980          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2981          *
2982          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2983          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2984          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2985          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2986          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2987          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2988          * should make reasonable progress.
2989          */
2990         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2991                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2992                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2993                         continue;
2994
2995                 /* Throttle based on the first usable node */
2996                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2997                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2998                         goto out;
2999                 break;
3000         }
3001
3002         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3003         if (!pgdat)
3004                 goto out;
3005
3006         /* Account for the throttling */
3007         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3008
3009         /*
3010          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3011          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3012          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3013          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3014          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3015          * second before continuing.
3016          */
3017         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3018                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3019                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3020
3021                 goto check_pending;
3022         }
3023
3024         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3025         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3026                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3027
3028 check_pending:
3029         if (fatal_signal_pending(current))
3030                 return true;
3031
3032 out:
3033         return false;
3034 }
3035
3036 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3037                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3038 {
3039         unsigned long nr_reclaimed;
3040         struct scan_control sc = {
3041                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3042                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3043                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3044                 .order = order,
3045                 .nodemask = nodemask,
3046                 .priority = DEF_PRIORITY,
3047                 .may_writepage = !laptop_mode,
3048                 .may_unmap = 1,
3049                 .may_swap = 1,
3050         };
3051
3052         /*
3053          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3054          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3055          * point.
3056          */
3057         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3058                 return 1;
3059
3060         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3061                                 sc.may_writepage,
3062                                 sc.gfp_mask,
3063                                 sc.reclaim_idx);
3064
3065         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3066
3067         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3068
3069         return nr_reclaimed;
3070 }
3071
3072 #ifdef CONFIG_MEMCG
3073
3074 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3075                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3076                                                 pg_data_t *pgdat,
3077                                                 unsigned long *nr_scanned)
3078 {
3079         struct scan_control sc = {
3080                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3081                 .target_mem_cgroup = memcg,
3082                 .may_writepage = !laptop_mode,
3083                 .may_unmap = 1,
3084                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3085                 .may_swap = !noswap,
3086         };
3087         unsigned long lru_pages;
3088
3089         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3090                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3091
3092         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3093                                                       sc.may_writepage,
3094                                                       sc.gfp_mask,
3095                                                       sc.reclaim_idx);
3096
3097         /*
3098          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3099          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3100          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3101          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3102          * the priority and make it zero.
3103          */
3104         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3105
3106         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3107
3108         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3109         return sc.nr_reclaimed;
3110 }
3111
3112 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3113                                            unsigned long nr_pages,
3114                                            gfp_t gfp_mask,
3115                                            bool may_swap)
3116 {
3117         struct zonelist *zonelist;
3118         unsigned long nr_reclaimed;
3119         int nid;
3120         unsigned int noreclaim_flag;
3121         struct scan_control sc = {
3122                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3123                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3124                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3125                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3126                 .target_mem_cgroup = memcg,
3127                 .priority = DEF_PRIORITY,
3128                 .may_writepage = !laptop_mode,
3129                 .may_unmap = 1,
3130                 .may_swap = may_swap,
3131         };
3132
3133         /*
3134          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3135          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3136          * scan does not need to be the current node.
3137          */
3138         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3139
3140         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3141
3142         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3143                                             sc.may_writepage,
3144                                             sc.gfp_mask,
3145                                             sc.reclaim_idx);
3146
3147         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3148         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3149         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3150
3151         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3152
3153         return nr_reclaimed;
3154 }
3155 #endif
3156
3157 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3158                                 struct scan_control *sc)
3159 {
3160         struct mem_cgroup *memcg;
3161
3162         if (!total_swap_pages)
3163                 return;
3164
3165         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3166         do {
3167                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3168
3169                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3170                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3171                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3172
3173                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3174         } while (memcg);
3175 }
3176
3177 /*
3178  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3179  * and classzone_idx
3180  */
3181 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3182 {
3183         int i;
3184         unsigned long mark = -1;
3185         struct zone *zone;
3186
3187         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3188                 zone = pgdat->node_zones + i;
3189
3190                 if (!managed_zone(zone))
3191                         continue;
3192
3193                 mark = high_wmark_pages(zone);
3194                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3195                         return true;
3196         }
3197
3198         /*
3199          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3200          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3201          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3202          */
3203         if (mark == -1)
3204                 return true;
3205
3206         return false;
3207 }
3208
3209 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3210 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3211 {
3212         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3213         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3214         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3219  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3220  *
3221  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3222  */
3223 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3224 {
3225         /*
3226          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3227          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3228          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3229          * throttled. There is also a potential race if processes get
3230          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3231          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3232          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3233          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3234          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3235          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3236          * that here we are under prepare_to_wait().
3237          */
3238         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3239                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3240
3241         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3242         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3243                 return true;
3244
3245         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3246                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3247                 return true;
3248         }
3249
3250         return false;
3251 }
3252
3253 /*
3254  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3255  * zone that is currently unbalanced.
3256  *
3257  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3258  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3259  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3260  */
3261 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3262                                struct scan_control *sc)
3263 {
3264         struct zone *zone;
3265         int z;
3266
3267         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3268         sc->nr_to_reclaim = 0;
3269         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3270                 zone = pgdat->node_zones + z;
3271                 if (!managed_zone(zone))
3272                         continue;
3273
3274                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3275         }
3276
3277         /*
3278          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3279          * now pressure is applied based on node LRU order.
3280          */
3281         shrink_node(pgdat, sc);
3282
3283         /*
3284          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3285          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3286          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3287          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3288          * can direct reclaim/compact.
3289          */
3290         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3291                 sc->order = 0;
3292
3293         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3294 }
3295
3296 /*
3297  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3298  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3299  * balanced.
3300  *
3301  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3302  *
3303  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3304  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3305  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3306  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3307  * balanced.
3308  */
3309 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3310 {
3311         int i;
3312         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3313         unsigned long nr_soft_scanned;
3314         struct zone *zone;
3315         struct scan_control sc = {
3316                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3317                 .order = order,
3318                 .priority = DEF_PRIORITY,
3319                 .may_writepage = !laptop_mode,
3320                 .may_unmap = 1,
3321                 .may_swap = 1,
3322         };
3323         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3324
3325         do {
3326                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3327                 bool raise_priority = true;
3328
3329                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3330
3331                 /*
3332                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3333                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3334                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3335                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3336                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3337                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3338                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3339                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3340                  */
3341                 if (buffer_heads_over_limit) {
3342                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3343                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3344                                 if (!managed_zone(zone))
3345                                         continue;
3346
3347                                 sc.reclaim_idx = i;
3348                                 break;
3349                         }
3350                 }
3351
3352                 /*
3353                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3354                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3355                  * have adjusted it.
3356                  */
3357                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3358                         goto out;
3359
3360                 /*
3361                  * Do some background aging of the anon list, to give
3362                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3363                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3364                  * about consistent aging.
3365                  */
3366                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3367
3368                 /*
3369                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3370                  * even in laptop mode.
3371                  */
3372                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3373                         sc.may_writepage = 1;
3374
3375                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3376                 sc.nr_scanned = 0;
3377                 nr_soft_scanned = 0;
3378                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3379                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3380                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3381
3382                 /*
3383                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3384                  * enough pages are already being scanned that that high
3385                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3386                  */
3387                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3388                         raise_priority = false;
3389
3390                 /*
3391                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3392                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3393                  * able to safely make forward progress. Wake them
3394                  */
3395                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3396                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3397                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3398
3399                 /* Check if kswapd should be suspending */
3400                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3401                         break;
3402
3403                 /*
3404                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3405                  * progress in reclaiming pages
3406                  */
3407                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3408                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3409                         sc.priority--;
3410         } while (sc.priority >= 1);
3411
3412         if (!sc.nr_reclaimed)
3413                 pgdat->kswapd_failures++;
3414
3415 out:
3416         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3417         /*
3418          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3419          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3420          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3421          * remain at the higher level.
3422          */
3423         return sc.order;
3424 }
3425
3426 /*
3427  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3428  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3429  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3430  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3431  * was recently woke for.
3432  */
3433 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3434                                            enum zone_type classzone_idx)
3435 {
3436         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3437                 return classzone_idx;
3438
3439         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3440 }
3441
3442 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3443                                 unsigned int classzone_idx)
3444 {
3445         long remaining = 0;
3446         DEFINE_WAIT(wait);
3447
3448         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3449                 return;
3450
3451         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3452
3453         /*
3454          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3455          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3456          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3457          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3458          * succeed.
3459          */
3460         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3461                 /*
3462                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3463                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3464                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3465                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3466                  */
3467                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3468
3469                 /*
3470                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3471                  * allocation of the requested order possible.
3472                  */
3473                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3474
3475                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3476
3477                 /*
3478                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3479                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3480                  * the previous request that slept prematurely.
3481                  */
3482                 if (remaining) {
3483                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3484                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3485                 }
3486
3487                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3488                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3489         }
3490
3491         /*
3492          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3493          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3494          */
3495         if (!remaining &&
3496             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3497                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3498
3499                 /*
3500                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3501                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3502                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3503                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3504                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3505                  * them before going back to sleep.
3506                  */
3507                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3508
3509                 if (!kthread_should_stop())
3510                         schedule();
3511
3512                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3513         } else {
3514                 if (remaining)
3515                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3516                 else
3517                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3518         }
3519         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3520 }
3521
3522 /*
3523  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3524  * from the init process.
3525  *
3526  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3527  * free memory available even if there is no other activity
3528  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3529  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3530  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3531  *
3532  * If there are applications that are active memory-allocators
3533  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3534  */
3535 static int kswapd(void *p)
3536 {
3537         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3538         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3539         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3540         struct task_struct *tsk = current;
3541
3542         struct reclaim_state reclaim_state = {
3543                 .reclaimed_slab = 0,
3544         };
3545         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3546
3547         if (!cpumask_empty(cpumask))
3548                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3549         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3550
3551         /*
3552          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3553          * and that if we need more memory we should get access to it
3554          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3555          * never get caught in the normal page freeing logic.
3556          *
3557          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3558          * you need a small amount of memory in order to be able to
3559          * page out something else, and this flag essentially protects
3560          * us from recursively trying to free more memory as we're
3561          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3562          */
3563         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3564         set_freezable();
3565
3566         pgdat->kswapd_order = 0;
3567         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3568         for ( ; ; ) {
3569                 bool ret;
3570
3571                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3572                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3573
3574 kswapd_try_sleep:
3575                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3576                                         classzone_idx);
3577
3578                 /* Read the new order and classzone_idx */
3579                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3580                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3581                 pgdat->kswapd_order = 0;
3582                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3583
3584                 ret = try_to_freeze();
3585                 if (kthread_should_stop())
3586                         break;
3587
3588                 /*
3589                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3590                  * after returning from the refrigerator
3591                  */
3592                 if (ret)
3593                         continue;
3594
3595                 /*
3596                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3597                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3598                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3599                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3600                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3601                  * request (alloc_order).
3602                  */
3603                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3604                                                 alloc_order);
3605                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3606                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3607                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3608                 if (reclaim_order < alloc_order)
3609                         goto kswapd_try_sleep;
3610         }
3611
3612         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3613         current->reclaim_state = NULL;
3614
3615         return 0;
3616 }
3617
3618 /*
3619  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3620  */
3621 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3622 {
3623         pg_data_t *pgdat;
3624
3625         if (!managed_zone(zone))
3626                 return;
3627
3628         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3629                 return;
3630         pgdat = zone->zone_pgdat;
3631         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3632                                                            classzone_idx);
3633         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3634         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3635                 return;
3636
3637         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3638         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3639                 return;
3640
3641         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3642                 return;
3643
3644         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3645         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3646 }
3647
3648 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3649 /*
3650  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3651  * freed pages.
3652  *
3653  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3654  * LRU order by reclaiming preferentially
3655  * inactive > active > active referenced > active mapped
3656  */
3657 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3658 {
3659         struct reclaim_state reclaim_state;
3660         struct scan_control sc = {
3661                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3662                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3663                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3664                 .priority = DEF_PRIORITY,
3665                 .may_writepage = 1,
3666                 .may_unmap = 1,
3667                 .may_swap = 1,
3668                 .hibernation_mode = 1,
3669         };
3670         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3671         struct task_struct *p = current;
3672         unsigned long nr_reclaimed;
3673         unsigned int noreclaim_flag;
3674
3675         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3676         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3677         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3678         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3679
3680         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3681
3682         p->reclaim_state = NULL;
3683         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3684         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3685
3686         return nr_reclaimed;
3687 }
3688 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3689
3690 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3691    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3692    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3693    restore their cpu bindings. */
3694 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3695 {
3696         int nid;
3697
3698         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3699                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3700                 const struct cpumask *mask;
3701
3702                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3703
3704                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3705                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3706                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3707         }
3708         return 0;
3709 }
3710
3711 /*
3712  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3713  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3714  */
3715 int kswapd_run(int nid)
3716 {
3717         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3718         int ret = 0;
3719
3720         if (pgdat->kswapd)
3721                 return 0;
3722
3723         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3724         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3725                 /* failure at boot is fatal */
3726                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3727                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3728                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3729                 pgdat->kswapd = NULL;
3730         }
3731         return ret;
3732 }
3733
3734 /*
3735  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3736  * hold mem_hotplug_begin/end().
3737  */
3738 void kswapd_stop(int nid)
3739 {
3740         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3741
3742         if (kswapd) {
3743                 kthread_stop(kswapd);
3744                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3745         }
3746 }
3747
3748 static int __init kswapd_init(void)
3749 {
3750         int nid, ret;
3751
3752         swap_setup();
3753         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3754                 kswapd_run(nid);
3755         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3756                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3757                                         NULL);
3758         WARN_ON(ret < 0);
3759         return 0;
3760 }
3761
3762 module_init(kswapd_init)
3763
3764 #ifdef CONFIG_NUMA
3765 /*
3766  * Node reclaim mode
3767  *
3768  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3769  * the watermarks.
3770  */
3771 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3772
3773 #define RECLAIM_OFF 0
3774 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3775 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3776 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3777
3778 /*
3779  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3780  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3781  * a zone.
3782  */
3783 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3784
3785 /*
3786  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3787  * occur.
3788  */
3789 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3790
3791 /*
3792  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3793  * slab reclaim needs to occur.
3794  */
3795 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3796
3797 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3798 {
3799         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3800         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3801                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3802
3803         /*
3804          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3805          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3806          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3807          */
3808         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3809 }
3810
3811 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3812 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3813 {
3814         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3815         unsigned long delta = 0;
3816
3817         /*
3818          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3819          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3820          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3821          * a better estimate
3822          */
3823         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3824                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3825         else
3826                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3827
3828         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3829         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3830                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3831
3832         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3833         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3834                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3835
3836         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3837 }
3838
3839 /*
3840  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3841  */
3842 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3843 {
3844         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3845         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3846         struct task_struct *p = current;
3847         struct reclaim_state reclaim_state;
3848         unsigned int noreclaim_flag;
3849         struct scan_control sc = {
3850                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3851                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3852                 .order = order,
3853                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3854                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3855                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3856                 .may_swap = 1,
3857                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3858         };
3859
3860         cond_resched();
3861         /*
3862          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3863          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3864          * and RECLAIM_UNMAP.
3865          */
3866         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3867         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3868         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3869         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3870         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3871
3872         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3873                 /*
3874                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3875                  * priorities until we have enough memory freed.
3876                  */
3877                 do {
3878                         shrink_node(pgdat, &sc);
3879                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3880         }
3881
3882         p->reclaim_state = NULL;
3883         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3884         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3885         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3886         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3887 }
3888
3889 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3890 {
3891         int ret;
3892
3893         /*
3894          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3895          * slab pages if we are over the defined limits.
3896          *
3897          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3898          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3899          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3900          * if less than a specified percentage of the node is used by
3901          * unmapped file backed pages.
3902          */
3903         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3904             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3905                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3906
3907         /*
3908          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3909          */
3910         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3911                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3912
3913         /*
3914          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3915          * have associated processors. This will favor the local processor
3916          * over remote processors and spread off node memory allocations
3917          * as wide as possible.
3918          */
3919         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3920                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3921
3922         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3923                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3924
3925         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3926         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3927
3928         if (!ret)
3929                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3930
3931         return ret;
3932 }
3933 #endif
3934
3935 /*
3936  * page_evictable - test whether a page is evictable
3937  * @page: the page to test
3938  *
3939  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3940  * lists vs unevictable list.
3941  *
3942  * Reasons page might not be evictable:
3943  * (1) page's mapping marked unevictable
3944  * (2) page is part of an mlocked VMA
3945  *
3946  */
3947 int page_evictable(struct page *page)
3948 {
3949         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3950 }
3951
3952 #ifdef CONFIG_SHMEM
3953 /**
3954  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3955  * @pages:      array of pages to check
3956  * @nr_pages:   number of pages to check
3957  *
3958  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3959  *
3960  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3961  */
3962 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3963 {
3964         struct lruvec *lruvec;
3965         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3966         int pgscanned = 0;
3967         int pgrescued = 0;
3968         int i;
3969
3970         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3971                 struct page *page = pages[i];
3972                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3973
3974                 pgscanned++;
3975                 if (pagepgdat != pgdat) {
3976                         if (pgdat)
3977                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3978                         pgdat = pagepgdat;
3979                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3980                 }
3981                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3982
3983                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3984                         continue;
3985
3986                 if (page_evictable(page)) {
3987                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3988
3989                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3990                         ClearPageUnevictable(page);
3991                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3992                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3993                         pgrescued++;
3994                 }
3995         }
3996
3997         if (pgdat) {
3998                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3999                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4000                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4001         }
4002 }
4003 #endif /* CONFIG_SHMEM */