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