mm: remove unused pgdat_reclaimable_pages()
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119 };
120
121 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
123         do {                                                            \
124                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
125                         struct page *prev;                              \
126                                                                         \
127                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
128                         prefetch(&prev->_field);                        \
129                 }                                                       \
130         } while (0)
131 #else
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
133 #endif
134
135 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
137         do {                                                            \
138                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
139                         struct page *prev;                              \
140                                                                         \
141                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
142                         prefetchw(&prev->_field);                       \
143                 }                                                       \
144         } while (0)
145 #else
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
147 #endif
148
149 /*
150  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
151  */
152 int vm_swappiness = 60;
153 /*
154  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
155  * zones.
156  */
157 unsigned long vm_total_pages;
158
159 static LIST_HEAD(shrinker_list);
160 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
161
162 #ifdef CONFIG_MEMCG
163 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
164 {
165         return !sc->target_mem_cgroup;
166 }
167
168 /**
169  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
170  * @sc: scan_control in question
171  *
172  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
173  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
174  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
175  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
176  * allocation and configurability.
177  *
178  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
179  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
180  */
181 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
182 {
183         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
184
185         if (!memcg)
186                 return true;
187 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
188         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
189                 return true;
190 #endif
191         return false;
192 }
193 #else
194 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
195 {
196         return true;
197 }
198
199 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return true;
202 }
203 #endif
204
205 /*
206  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
207  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
208  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
209  */
210 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
211 {
212         unsigned long nr;
213
214         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
215                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
216         if (get_nr_swap_pages() > 0)
217                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
218                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
219
220         return nr;
221 }
222
223 /**
224  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
225  * @lruvec: lru vector
226  * @lru: lru to use
227  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
228  */
229 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
230 {
231         unsigned long lru_size;
232         int zid;
233
234         if (!mem_cgroup_disabled())
235                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
236         else
237                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
238
239         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
240                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
241                 unsigned long size;
242
243                 if (!managed_zone(zone))
244                         continue;
245
246                 if (!mem_cgroup_disabled())
247                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
248                 else
249                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
250                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
251                 lru_size -= min(size, lru_size);
252         }
253
254         return lru_size;
255
256 }
257
258 /*
259  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
260  */
261 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
262 {
263         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
264
265         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
266                 size *= nr_node_ids;
267
268         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
269         if (!shrinker->nr_deferred)
270                 return -ENOMEM;
271
272         down_write(&shrinker_rwsem);
273         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
274         up_write(&shrinker_rwsem);
275         return 0;
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
278
279 /*
280  * Remove one
281  */
282 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
283 {
284         if (!shrinker->nr_deferred)
285                 return;
286         down_write(&shrinker_rwsem);
287         list_del(&shrinker->list);
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289         kfree(shrinker->nr_deferred);
290         shrinker->nr_deferred = NULL;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
293
294 #define SHRINK_BATCH 128
295
296 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
297                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
298 {
299         unsigned long freed = 0;
300         unsigned long long delta;
301         long total_scan;
302         long freeable;
303         long nr;
304         long new_nr;
305         int nid = shrinkctl->nid;
306         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
307                                           : SHRINK_BATCH;
308         long scanned = 0, next_deferred;
309
310         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
311         if (freeable == 0)
312                 return 0;
313
314         /*
315          * copy the current shrinker scan count into a local variable
316          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
317          * don't also do this scanning work.
318          */
319         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
320
321         total_scan = nr;
322         delta = freeable >> priority;
323         delta *= 4;
324         do_div(delta, shrinker->seeks);
325         total_scan += delta;
326         if (total_scan < 0) {
327                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
328                        shrinker->scan_objects, total_scan);
329                 total_scan = freeable;
330                 next_deferred = nr;
331         } else
332                 next_deferred = total_scan;
333
334         /*
335          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
336          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
337          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
338          * nr being built up so when a shrink that can do some work
339          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
340          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
341          * memory.
342          *
343          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
344          * a large delta change is calculated directly.
345          */
346         if (delta < freeable / 4)
347                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
348
349         /*
350          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
351          * never try to free more than twice the estimate number of
352          * freeable entries.
353          */
354         if (total_scan > freeable * 2)
355                 total_scan = freeable * 2;
356
357         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
358                                    freeable, delta, total_scan, priority);
359
360         /*
361          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
362          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
363          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
364          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
365          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
366          * objects spread over several slabs with usage less than the
367          * batch_size.
368          *
369          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
370          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
371          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
372          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
373          * possible.
374          */
375         while (total_scan >= batch_size ||
376                total_scan >= freeable) {
377                 unsigned long ret;
378                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
379
380                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
381                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
382                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
383                 if (ret == SHRINK_STOP)
384                         break;
385                 freed += ret;
386
387                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
388                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
389                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
390
391                 cond_resched();
392         }
393
394         if (next_deferred >= scanned)
395                 next_deferred -= scanned;
396         else
397                 next_deferred = 0;
398         /*
399          * move the unused scan count back into the shrinker in a
400          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
401          * scan, there is no need to do an update.
402          */
403         if (next_deferred > 0)
404                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
405                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
406         else
407                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
408
409         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
410         return freed;
411 }
412
413 /**
414  * shrink_slab - shrink slab caches
415  * @gfp_mask: allocation context
416  * @nid: node whose slab caches to target
417  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
418  * @priority: the reclaim priority
419  *
420  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
421  *
422  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
423  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
424  *
425  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
426  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
427  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
428  * shrinkers are called.
429  *
430  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
431  * in order to get the scan target.
432  *
433  * Returns the number of reclaimed slab objects.
434  */
435 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
436                                  struct mem_cgroup *memcg,
437                                  int priority)
438 {
439         struct shrinker *shrinker;
440         unsigned long freed = 0;
441
442         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
443                 return 0;
444
445         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
446                 /*
447                  * If we would return 0, our callers would understand that we
448                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
449                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
450                  * time.
451                  */
452                 freed = 1;
453                 goto out;
454         }
455
456         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
457                 struct shrink_control sc = {
458                         .gfp_mask = gfp_mask,
459                         .nid = nid,
460                         .memcg = memcg,
461                 };
462
463                 /*
464                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
465                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
466                  * passing NULL for memcg.
467                  */
468                 if (memcg_kmem_enabled() &&
469                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
470                         continue;
471
472                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
473                         sc.nid = 0;
474
475                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
476                 /*
477                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
478                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
479                  * by parallel ongoing shrinking.
480                  */
481                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
482                         freed = freed ? : 1;
483                         break;
484                 }
485         }
486
487         up_read(&shrinker_rwsem);
488 out:
489         cond_resched();
490         return freed;
491 }
492
493 void drop_slab_node(int nid)
494 {
495         unsigned long freed;
496
497         do {
498                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
499
500                 freed = 0;
501                 do {
502                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
503                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
504         } while (freed > 10);
505 }
506
507 void drop_slab(void)
508 {
509         int nid;
510
511         for_each_online_node(nid)
512                 drop_slab_node(nid);
513 }
514
515 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
516 {
517         /*
518          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
519          * that isolated the page, the page cache radix tree and
520          * optional buffer heads at page->private.
521          */
522         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
523                 HPAGE_PMD_NR : 1;
524         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
525 }
526
527 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
528 {
529         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
530                 return 1;
531         if (!inode_write_congested(inode))
532                 return 1;
533         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
534                 return 1;
535         return 0;
536 }
537
538 /*
539  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
540  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
541  * fsync(), msync() or close().
542  *
543  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
544  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
545  * that page is locked, the mapping is pinned.
546  *
547  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
548  * __GFP_FS.
549  */
550 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
551                                 struct page *page, int error)
552 {
553         lock_page(page);
554         if (page_mapping(page) == mapping)
555                 mapping_set_error(mapping, error);
556         unlock_page(page);
557 }
558
559 /* possible outcome of pageout() */
560 typedef enum {
561         /* failed to write page out, page is locked */
562         PAGE_KEEP,
563         /* move page to the active list, page is locked */
564         PAGE_ACTIVATE,
565         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
566         PAGE_SUCCESS,
567         /* page is clean and locked */
568         PAGE_CLEAN,
569 } pageout_t;
570
571 /*
572  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
573  * Calls ->writepage().
574  */
575 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
576                          struct scan_control *sc)
577 {
578         /*
579          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
580          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
581          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
582          * stalls if we need to run get_block().  We could test
583          * PagePrivate for that.
584          *
585          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
586          * this page's queue, we can perform writeback even if that
587          * will block.
588          *
589          * If the page is swapcache, write it back even if that would
590          * block, for some throttling. This happens by accident, because
591          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
592          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
593          */
594         if (!is_page_cache_freeable(page))
595                 return PAGE_KEEP;
596         if (!mapping) {
597                 /*
598                  * Some data journaling orphaned pages can have
599                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
600                  */
601                 if (page_has_private(page)) {
602                         if (try_to_free_buffers(page)) {
603                                 ClearPageDirty(page);
604                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
605                                 return PAGE_CLEAN;
606                         }
607                 }
608                 return PAGE_KEEP;
609         }
610         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
611                 return PAGE_ACTIVATE;
612         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
613                 return PAGE_KEEP;
614
615         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
616                 int res;
617                 struct writeback_control wbc = {
618                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
619                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
620                         .range_start = 0,
621                         .range_end = LLONG_MAX,
622                         .for_reclaim = 1,
623                 };
624
625                 SetPageReclaim(page);
626                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
627                 if (res < 0)
628                         handle_write_error(mapping, page, res);
629                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
630                         ClearPageReclaim(page);
631                         return PAGE_ACTIVATE;
632                 }
633
634                 if (!PageWriteback(page)) {
635                         /* synchronous write or broken a_ops? */
636                         ClearPageReclaim(page);
637                 }
638                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
639                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
640                 return PAGE_SUCCESS;
641         }
642
643         return PAGE_CLEAN;
644 }
645
646 /*
647  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
648  * gets returned with a refcount of 0.
649  */
650 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
651                             bool reclaimed)
652 {
653         unsigned long flags;
654         int refcount;
655
656         BUG_ON(!PageLocked(page));
657         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
658
659         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
660         /*
661          * The non racy check for a busy page.
662          *
663          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
664          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
665          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
666          * here, then the following race may occur:
667          *
668          * get_user_pages(&page);
669          * [user mapping goes away]
670          * write_to(page);
671          *                              !PageDirty(page)    [good]
672          * SetPageDirty(page);
673          * put_page(page);
674          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
675          *
676          * [oops, our write_to data is lost]
677          *
678          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
679          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
680          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
681          *
682          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
683          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
684          */
685         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
686                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
687         else
688                 refcount = 2;
689         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
690                 goto cannot_free;
691         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
692         if (unlikely(PageDirty(page))) {
693                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
694                 goto cannot_free;
695         }
696
697         if (PageSwapCache(page)) {
698                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
699                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
700                 __delete_from_swap_cache(page);
701                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
702                 put_swap_page(page, swap);
703         } else {
704                 void (*freepage)(struct page *);
705                 void *shadow = NULL;
706
707                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
708                 /*
709                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
710                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
711                  *
712                  * But don't store shadows in an address space that is
713                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
714                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
715                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
716                  * back.
717                  *
718                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
719                  * only page cache pages found in these are zero pages
720                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
721                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
722                  * same page_tree.
723                  */
724                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
725                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
726                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
727                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
728                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
729
730                 if (freepage != NULL)
731                         freepage(page);
732         }
733
734         return 1;
735
736 cannot_free:
737         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
738         return 0;
739 }
740
741 /*
742  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
743  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
744  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
745  * this page.
746  */
747 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
748 {
749         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
750                 /*
751                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
752                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
753                  * atomic operation.
754                  */
755                 page_ref_unfreeze(page, 1);
756                 return 1;
757         }
758         return 0;
759 }
760
761 /**
762  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
763  * @page: page to be put back to appropriate lru list
764  *
765  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
766  * Page may still be unevictable for other reasons.
767  *
768  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
769  */
770 void putback_lru_page(struct page *page)
771 {
772         bool is_unevictable;
773         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
774
775         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
776
777 redo:
778         ClearPageUnevictable(page);
779
780         if (page_evictable(page)) {
781                 /*
782                  * For evictable pages, we can use the cache.
783                  * In event of a race, worst case is we end up with an
784                  * unevictable page on [in]active list.
785                  * We know how to handle that.
786                  */
787                 is_unevictable = false;
788                 lru_cache_add(page);
789         } else {
790                 /*
791                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
792                  * list.
793                  */
794                 is_unevictable = true;
795                 add_page_to_unevictable_list(page);
796                 /*
797                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
798                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
799                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
800                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
801                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
802                  * the page back to the evictable list.
803                  *
804                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
805                  */
806                 smp_mb();
807         }
808
809         /*
810          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
811          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
812          * check after we added it to the list, again.
813          */
814         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
815                 if (!isolate_lru_page(page)) {
816                         put_page(page);
817                         goto redo;
818                 }
819                 /* This means someone else dropped this page from LRU
820                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
821                  * nothing to do here.
822                  */
823         }
824
825         if (was_unevictable && !is_unevictable)
826                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
827         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
828                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
829
830         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
831 }
832
833 enum page_references {
834         PAGEREF_RECLAIM,
835         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
836         PAGEREF_KEEP,
837         PAGEREF_ACTIVATE,
838 };
839
840 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
841                                                   struct scan_control *sc)
842 {
843         int referenced_ptes, referenced_page;
844         unsigned long vm_flags;
845
846         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
847                                           &vm_flags);
848         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
849
850         /*
851          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
852          * move the page to the unevictable list.
853          */
854         if (vm_flags & VM_LOCKED)
855                 return PAGEREF_RECLAIM;
856
857         if (referenced_ptes) {
858                 if (PageSwapBacked(page))
859                         return PAGEREF_ACTIVATE;
860                 /*
861                  * All mapped pages start out with page table
862                  * references from the instantiating fault, so we need
863                  * to look twice if a mapped file page is used more
864                  * than once.
865                  *
866                  * Mark it and spare it for another trip around the
867                  * inactive list.  Another page table reference will
868                  * lead to its activation.
869                  *
870                  * Note: the mark is set for activated pages as well
871                  * so that recently deactivated but used pages are
872                  * quickly recovered.
873                  */
874                 SetPageReferenced(page);
875
876                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
877                         return PAGEREF_ACTIVATE;
878
879                 /*
880                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
881                  */
882                 if (vm_flags & VM_EXEC)
883                         return PAGEREF_ACTIVATE;
884
885                 return PAGEREF_KEEP;
886         }
887
888         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
889         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
890                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
891
892         return PAGEREF_RECLAIM;
893 }
894
895 /* Check if a page is dirty or under writeback */
896 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
897                                        bool *dirty, bool *writeback)
898 {
899         struct address_space *mapping;
900
901         /*
902          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
903          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
904          */
905         if (!page_is_file_cache(page) ||
906             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
907                 *dirty = false;
908                 *writeback = false;
909                 return;
910         }
911
912         /* By default assume that the page flags are accurate */
913         *dirty = PageDirty(page);
914         *writeback = PageWriteback(page);
915
916         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
917         if (!page_has_private(page))
918                 return;
919
920         mapping = page_mapping(page);
921         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
922                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
923 }
924
925 struct reclaim_stat {
926         unsigned nr_dirty;
927         unsigned nr_unqueued_dirty;
928         unsigned nr_congested;
929         unsigned nr_writeback;
930         unsigned nr_immediate;
931         unsigned nr_activate;
932         unsigned nr_ref_keep;
933         unsigned nr_unmap_fail;
934 };
935
936 /*
937  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
938  */
939 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
940                                       struct pglist_data *pgdat,
941                                       struct scan_control *sc,
942                                       enum ttu_flags ttu_flags,
943                                       struct reclaim_stat *stat,
944                                       bool force_reclaim)
945 {
946         LIST_HEAD(ret_pages);
947         LIST_HEAD(free_pages);
948         int pgactivate = 0;
949         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
950         unsigned nr_dirty = 0;
951         unsigned nr_congested = 0;
952         unsigned nr_reclaimed = 0;
953         unsigned nr_writeback = 0;
954         unsigned nr_immediate = 0;
955         unsigned nr_ref_keep = 0;
956         unsigned nr_unmap_fail = 0;
957
958         cond_resched();
959
960         while (!list_empty(page_list)) {
961                 struct address_space *mapping;
962                 struct page *page;
963                 int may_enter_fs;
964                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
965                 bool dirty, writeback;
966
967                 cond_resched();
968
969                 page = lru_to_page(page_list);
970                 list_del(&page->lru);
971
972                 if (!trylock_page(page))
973                         goto keep;
974
975                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
976
977                 sc->nr_scanned++;
978
979                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
980                         goto activate_locked;
981
982                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
983                         goto keep_locked;
984
985                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
986                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
987                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
988                         sc->nr_scanned++;
989
990                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
991                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
992
993                 /*
994                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
995                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
996                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
997                  * is all dirty unqueued pages.
998                  */
999                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1000                 if (dirty || writeback)
1001                         nr_dirty++;
1002
1003                 if (dirty && !writeback)
1004                         nr_unqueued_dirty++;
1005
1006                 /*
1007                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1008                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1009                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1010                  * end of the LRU a second time.
1011                  */
1012                 mapping = page_mapping(page);
1013                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1014                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1015                     (writeback && PageReclaim(page)))
1016                         nr_congested++;
1017
1018                 /*
1019                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1020                  * are three cases to consider.
1021                  *
1022                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1023                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1024                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1025                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1026                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1027                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1028                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1029                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1030                  *    caller can stall after page list has been processed.
1031                  *
1032                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1033                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1034                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1035                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1036                  *    reclaim and continue scanning.
1037                  *
1038                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1039                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1040                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1041                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1042                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1043                  *    would probably show more reasons.
1044                  *
1045                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1046                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1047                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1048                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1049                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1050                  *
1051                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1052                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1053                  * inactive list and refilling from the active list. The
1054                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1055                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1056                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1057                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1058                  * takes to write them to disk.
1059                  */
1060                 if (PageWriteback(page)) {
1061                         /* Case 1 above */
1062                         if (current_is_kswapd() &&
1063                             PageReclaim(page) &&
1064                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1065                                 nr_immediate++;
1066                                 goto activate_locked;
1067
1068                         /* Case 2 above */
1069                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1070                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1071                                 /*
1072                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1073                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1074                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1075                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1076                                  * enough to care.  What we do want is for this
1077                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1078                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1079                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1080                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1081                                  */
1082                                 SetPageReclaim(page);
1083                                 nr_writeback++;
1084                                 goto activate_locked;
1085
1086                         /* Case 3 above */
1087                         } else {
1088                                 unlock_page(page);
1089                                 wait_on_page_writeback(page);
1090                                 /* then go back and try same page again */
1091                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1092                                 continue;
1093                         }
1094                 }
1095
1096                 if (!force_reclaim)
1097                         references = page_check_references(page, sc);
1098
1099                 switch (references) {
1100                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1101                         goto activate_locked;
1102                 case PAGEREF_KEEP:
1103                         nr_ref_keep++;
1104                         goto keep_locked;
1105                 case PAGEREF_RECLAIM:
1106                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1107                         ; /* try to reclaim the page below */
1108                 }
1109
1110                 /*
1111                  * Anonymous process memory has backing store?
1112                  * Try to allocate it some swap space here.
1113                  * Lazyfree page could be freed directly
1114                  */
1115                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1116                         if (!PageSwapCache(page)) {
1117                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1118                                         goto keep_locked;
1119                                 if (PageTransHuge(page)) {
1120                                         /* cannot split THP, skip it */
1121                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1122                                                 goto activate_locked;
1123                                         /*
1124                                          * Split pages without a PMD map right
1125                                          * away. Chances are some or all of the
1126                                          * tail pages can be freed without IO.
1127                                          */
1128                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1129                                             split_huge_page_to_list(page,
1130                                                                     page_list))
1131                                                 goto activate_locked;
1132                                 }
1133                                 if (!add_to_swap(page)) {
1134                                         if (!PageTransHuge(page))
1135                                                 goto activate_locked;
1136                                         /* Fallback to swap normal pages */
1137                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1138                                                                     page_list))
1139                                                 goto activate_locked;
1140 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1141                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1142 #endif
1143                                         if (!add_to_swap(page))
1144                                                 goto activate_locked;
1145                                 }
1146
1147                                 may_enter_fs = 1;
1148
1149                                 /* Adding to swap updated mapping */
1150                                 mapping = page_mapping(page);
1151                         }
1152                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1153                         /* Split file THP */
1154                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1155                                 goto keep_locked;
1156                 }
1157
1158                 /*
1159                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1160                  * processes. Try to unmap it here.
1161                  */
1162                 if (page_mapped(page)) {
1163                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1164
1165                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1166                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1167                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1168                                 nr_unmap_fail++;
1169                                 goto activate_locked;
1170                         }
1171                 }
1172
1173                 if (PageDirty(page)) {
1174                         /*
1175                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1176                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1177                          * injecting inefficient single-page IO into
1178                          * flusher writeback as much as possible: only
1179                          * write pages when we've encountered many
1180                          * dirty pages, and when we've already scanned
1181                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1182                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1183                          */
1184                         if (page_is_file_cache(page) &&
1185                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1186                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1187                                 /*
1188                                  * Immediately reclaim when written back.
1189                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1190                                  * except we already have the page isolated
1191                                  * and know it's dirty
1192                                  */
1193                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1194                                 SetPageReclaim(page);
1195
1196                                 goto activate_locked;
1197                         }
1198
1199                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1200                                 goto keep_locked;
1201                         if (!may_enter_fs)
1202                                 goto keep_locked;
1203                         if (!sc->may_writepage)
1204                                 goto keep_locked;
1205
1206                         /*
1207                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1208                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1209                          * starts and then write it out here.
1210                          */
1211                         try_to_unmap_flush_dirty();
1212                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1213                         case PAGE_KEEP:
1214                                 goto keep_locked;
1215                         case PAGE_ACTIVATE:
1216                                 goto activate_locked;
1217                         case PAGE_SUCCESS:
1218                                 if (PageWriteback(page))
1219                                         goto keep;
1220                                 if (PageDirty(page))
1221                                         goto keep;
1222
1223                                 /*
1224                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1225                                  * ahead and try to reclaim the page.
1226                                  */
1227                                 if (!trylock_page(page))
1228                                         goto keep;
1229                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1230                                         goto keep_locked;
1231                                 mapping = page_mapping(page);
1232                         case PAGE_CLEAN:
1233                                 ; /* try to free the page below */
1234                         }
1235                 }
1236
1237                 /*
1238                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1239                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1240                  * the page as well.
1241                  *
1242                  * We do this even if the page is PageDirty().
1243                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1244                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1245                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1246                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1247                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1248                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1249                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1250                  *
1251                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1252                  * the pages which were not successfully invalidated in
1253                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1254                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1255                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1256                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1257                  */
1258                 if (page_has_private(page)) {
1259                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1260                                 goto activate_locked;
1261                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1262                                 unlock_page(page);
1263                                 if (put_page_testzero(page))
1264                                         goto free_it;
1265                                 else {
1266                                         /*
1267                                          * rare race with speculative reference.
1268                                          * the speculative reference will free
1269                                          * this page shortly, so we may
1270                                          * increment nr_reclaimed here (and
1271                                          * leave it off the LRU).
1272                                          */
1273                                         nr_reclaimed++;
1274                                         continue;
1275                                 }
1276                         }
1277                 }
1278
1279                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1280                         /* follow __remove_mapping for reference */
1281                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1282                                 goto keep_locked;
1283                         if (PageDirty(page)) {
1284                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1285                                 goto keep_locked;
1286                         }
1287
1288                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1289                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1290                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1291                         goto keep_locked;
1292                 /*
1293                  * At this point, we have no other references and there is
1294                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1295                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1296                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1297                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1298                  */
1299                 __ClearPageLocked(page);
1300 free_it:
1301                 nr_reclaimed++;
1302
1303                 /*
1304                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1305                  * appear not as the counts should be low
1306                  */
1307                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1308                         mem_cgroup_uncharge(page);
1309                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1310                 } else
1311                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1312                 continue;
1313
1314 activate_locked:
1315                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1316                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1317                                                 PageMlocked(page)))
1318                         try_to_free_swap(page);
1319                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1320                 if (!PageMlocked(page)) {
1321                         SetPageActive(page);
1322                         pgactivate++;
1323                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1324                 }
1325 keep_locked:
1326                 unlock_page(page);
1327 keep:
1328                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1329                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1330         }
1331
1332         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1333         try_to_unmap_flush();
1334         free_unref_page_list(&free_pages);
1335
1336         list_splice(&ret_pages, page_list);
1337         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1338
1339         if (stat) {
1340                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1341                 stat->nr_congested = nr_congested;
1342                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1343                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1344                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1345                 stat->nr_activate = pgactivate;
1346                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1347                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1348         }
1349         return nr_reclaimed;
1350 }
1351
1352 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1353                                             struct list_head *page_list)
1354 {
1355         struct scan_control sc = {
1356                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1357                 .priority = DEF_PRIORITY,
1358                 .may_unmap = 1,
1359         };
1360         unsigned long ret;
1361         struct page *page, *next;
1362         LIST_HEAD(clean_pages);
1363
1364         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1365                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1366                     !__PageMovable(page)) {
1367                         ClearPageActive(page);
1368                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1369                 }
1370         }
1371
1372         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1373                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1374         list_splice(&clean_pages, page_list);
1375         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1376         return ret;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1381  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1382  * freed elsewhere are also ignored.
1383  *
1384  * page:        page to consider
1385  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1386  *
1387  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1388  */
1389 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1390 {
1391         int ret = -EINVAL;
1392
1393         /* Only take pages on the LRU. */
1394         if (!PageLRU(page))
1395                 return ret;
1396
1397         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1398         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1399                 return ret;
1400
1401         ret = -EBUSY;
1402
1403         /*
1404          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1405          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1406          * blocking - clean pages for the most part.
1407          *
1408          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1409          * that it is possible to migrate without blocking
1410          */
1411         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1412                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1413                 if (PageWriteback(page))
1414                         return ret;
1415
1416                 if (PageDirty(page)) {
1417                         struct address_space *mapping;
1418
1419                         /*
1420                          * Only pages without mappings or that have a
1421                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1422                          * without blocking
1423                          */
1424                         mapping = page_mapping(page);
1425                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1426                                 return ret;
1427                 }
1428         }
1429
1430         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1431                 return ret;
1432
1433         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1434                 /*
1435                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1436                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1437                  * page release code relies on it.
1438                  */
1439                 ClearPageLRU(page);
1440                 ret = 0;
1441         }
1442
1443         return ret;
1444 }
1445
1446
1447 /*
1448  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1449  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1450  */
1451 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1452                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1453 {
1454         int zid;
1455
1456         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1457                 if (!nr_zone_taken[zid])
1458                         continue;
1459
1460                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1461 #ifdef CONFIG_MEMCG
1462                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1463 #endif
1464         }
1465
1466 }
1467
1468 /*
1469  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1470  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1471  * and working on them outside the LRU lock.
1472  *
1473  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1474  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1475  *
1476  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1477  *
1478  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1479  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1480  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1481  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1482  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1483  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1484  * @lru:        LRU list id for isolating
1485  *
1486  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1487  */
1488 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1489                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1490                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1491                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1492 {
1493         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1494         unsigned long nr_taken = 0;
1495         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1496         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1497         unsigned long skipped = 0;
1498         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1499         LIST_HEAD(pages_skipped);
1500
1501         scan = 0;
1502         for (total_scan = 0;
1503              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1504              total_scan++) {
1505                 struct page *page;
1506
1507                 page = lru_to_page(src);
1508                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1509
1510                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1511
1512                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1513                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1514                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1515                         continue;
1516                 }
1517
1518                 /*
1519                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1520                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1521                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1522                  * pages, triggering a premature OOM.
1523                  */
1524                 scan++;
1525                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1526                 case 0:
1527                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1528                         nr_taken += nr_pages;
1529                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1530                         list_move(&page->lru, dst);
1531                         break;
1532
1533                 case -EBUSY:
1534                         /* else it is being freed elsewhere */
1535                         list_move(&page->lru, src);
1536                         continue;
1537
1538                 default:
1539                         BUG();
1540                 }
1541         }
1542
1543         /*
1544          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1545          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1546          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1547          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1548          * system at risk of premature OOM.
1549          */
1550         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1551                 int zid;
1552
1553                 list_splice(&pages_skipped, src);
1554                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1555                         if (!nr_skipped[zid])
1556                                 continue;
1557
1558                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1559                         skipped += nr_skipped[zid];
1560                 }
1561         }
1562         *nr_scanned = total_scan;
1563         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1564                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1565         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1566         return nr_taken;
1567 }
1568
1569 /**
1570  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1571  * @page: page to isolate from its LRU list
1572  *
1573  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1574  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1575  *
1576  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1577  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1578  *
1579  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1580  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1581  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1582  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1583  *
1584  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1585  * found will be decremented.
1586  *
1587  * Restrictions:
1588  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1589  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1590  *     without a stable reference).
1591  * (2) the lru_lock must not be held.
1592  * (3) interrupts must be enabled.
1593  */
1594 int isolate_lru_page(struct page *page)
1595 {
1596         int ret = -EBUSY;
1597
1598         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1599         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1600
1601         if (PageLRU(page)) {
1602                 struct zone *zone = page_zone(page);
1603                 struct lruvec *lruvec;
1604
1605                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1606                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1607                 if (PageLRU(page)) {
1608                         int lru = page_lru(page);
1609                         get_page(page);
1610                         ClearPageLRU(page);
1611                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1612                         ret = 0;
1613                 }
1614                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1615         }
1616         return ret;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1621  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1622  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1623  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1624  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1625  */
1626 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1627                 struct scan_control *sc)
1628 {
1629         unsigned long inactive, isolated;
1630
1631         if (current_is_kswapd())
1632                 return 0;
1633
1634         if (!sane_reclaim(sc))
1635                 return 0;
1636
1637         if (file) {
1638                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1639                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1640         } else {
1641                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1642                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1643         }
1644
1645         /*
1646          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1647          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1648          * deadlock.
1649          */
1650         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1651                 inactive >>= 3;
1652
1653         return isolated > inactive;
1654 }
1655
1656 static noinline_for_stack void
1657 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1658 {
1659         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1660         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1661         LIST_HEAD(pages_to_free);
1662
1663         /*
1664          * Put back any unfreeable pages.
1665          */
1666         while (!list_empty(page_list)) {
1667                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1668                 int lru;
1669
1670                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1671                 list_del(&page->lru);
1672                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1673                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1674                         putback_lru_page(page);
1675                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1676                         continue;
1677                 }
1678
1679                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1680
1681                 SetPageLRU(page);
1682                 lru = page_lru(page);
1683                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1684
1685                 if (is_active_lru(lru)) {
1686                         int file = is_file_lru(lru);
1687                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1688                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1689                 }
1690                 if (put_page_testzero(page)) {
1691                         __ClearPageLRU(page);
1692                         __ClearPageActive(page);
1693                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1694
1695                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1696                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1697                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1698                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1699                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1700                         } else
1701                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1702                 }
1703         }
1704
1705         /*
1706          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1707          */
1708         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1709 }
1710
1711 /*
1712  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1713  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1714  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1715  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1716  */
1717 static int current_may_throttle(void)
1718 {
1719         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1720                 current->backing_dev_info == NULL ||
1721                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1726  * of reclaimed pages
1727  */
1728 static noinline_for_stack unsigned long
1729 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1730                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1731 {
1732         LIST_HEAD(page_list);
1733         unsigned long nr_scanned;
1734         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1735         unsigned long nr_taken;
1736         struct reclaim_stat stat = {};
1737         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1738         int file = is_file_lru(lru);
1739         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1740         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1741         bool stalled = false;
1742
1743         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1744                 if (stalled)
1745                         return 0;
1746
1747                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1748                 msleep(100);
1749                 stalled = true;
1750
1751                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1752                 if (fatal_signal_pending(current))
1753                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1754         }
1755
1756         lru_add_drain();
1757
1758         if (!sc->may_unmap)
1759                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1760
1761         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1762
1763         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1764                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1765
1766         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1767         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1768
1769         if (current_is_kswapd()) {
1770                 if (global_reclaim(sc))
1771                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1772                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1773                                    nr_scanned);
1774         } else {
1775                 if (global_reclaim(sc))
1776                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1777                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1778                                    nr_scanned);
1779         }
1780         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1781
1782         if (nr_taken == 0)
1783                 return 0;
1784
1785         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1786                                 &stat, false);
1787
1788         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1789
1790         if (current_is_kswapd()) {
1791                 if (global_reclaim(sc))
1792                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1793                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1794                                    nr_reclaimed);
1795         } else {
1796                 if (global_reclaim(sc))
1797                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1798                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1799                                    nr_reclaimed);
1800         }
1801
1802         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1803
1804         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1805
1806         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1807
1808         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1809         free_unref_page_list(&page_list);
1810
1811         /*
1812          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1813          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1814          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1815          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1816          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1817          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1818          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1819          * same way balance_dirty_pages() manages.
1820          *
1821          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1822          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1823          * are encountered in the nr_immediate check below.
1824          */
1825         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1826                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1827
1828         /*
1829          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1830          * stalling here.
1831          */
1832         if (sane_reclaim(sc)) {
1833                 /*
1834                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1835                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1836                  */
1837                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1838                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1839
1840                 /*
1841                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1842                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1843                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1844                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1845                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1846                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1847                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1848                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1849                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1850                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1851                  */
1852                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1853                         wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1854                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1855                 }
1856
1857                 /*
1858                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1859                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1860                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1861                  * they are written so also forcibly stall.
1862                  */
1863                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1864                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1865         }
1866
1867         /*
1868          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1869          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1870          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1871          */
1872         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1873             current_may_throttle())
1874                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1875
1876         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1877                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1878                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1879                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1880                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1881                         stat.nr_unmap_fail,
1882                         sc->priority, file);
1883         return nr_reclaimed;
1884 }
1885
1886 /*
1887  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1888  *
1889  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1890  * processes, from rmap.
1891  *
1892  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1893  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1894  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1895  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1896  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1897  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1898  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1899  *
1900  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1901  * But we had to alter page->flags anyway.
1902  *
1903  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1904  */
1905
1906 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1907                                      struct list_head *list,
1908                                      struct list_head *pages_to_free,
1909                                      enum lru_list lru)
1910 {
1911         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1912         struct page *page;
1913         int nr_pages;
1914         int nr_moved = 0;
1915
1916         while (!list_empty(list)) {
1917                 page = lru_to_page(list);
1918                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1919
1920                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1921                 SetPageLRU(page);
1922
1923                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1924                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1925                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1926
1927                 if (put_page_testzero(page)) {
1928                         __ClearPageLRU(page);
1929                         __ClearPageActive(page);
1930                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1931
1932                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1933                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1934                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1935                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1936                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1937                         } else
1938                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1939                 } else {
1940                         nr_moved += nr_pages;
1941                 }
1942         }
1943
1944         if (!is_active_lru(lru)) {
1945                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1946                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1947                                    nr_moved);
1948         }
1949
1950         return nr_moved;
1951 }
1952
1953 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1954                                struct lruvec *lruvec,
1955                                struct scan_control *sc,
1956                                enum lru_list lru)
1957 {
1958         unsigned long nr_taken;
1959         unsigned long nr_scanned;
1960         unsigned long vm_flags;
1961         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1962         LIST_HEAD(l_active);
1963         LIST_HEAD(l_inactive);
1964         struct page *page;
1965         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1966         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1967         unsigned nr_rotated = 0;
1968         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1969         int file = is_file_lru(lru);
1970         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1971
1972         lru_add_drain();
1973
1974         if (!sc->may_unmap)
1975                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1976
1977         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1978
1979         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1980                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1981
1982         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1983         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1984
1985         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1986         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
1987
1988         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1989
1990         while (!list_empty(&l_hold)) {
1991                 cond_resched();
1992                 page = lru_to_page(&l_hold);
1993                 list_del(&page->lru);
1994
1995                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1996                         putback_lru_page(page);
1997                         continue;
1998                 }
1999
2000                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2001                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2002                                 if (page_has_private(page))
2003                                         try_to_release_page(page, 0);
2004                                 unlock_page(page);
2005                         }
2006                 }
2007
2008                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2009                                     &vm_flags)) {
2010                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2011                         /*
2012                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2013                          * give them one more trip around the active list. So
2014                          * that executable code get better chances to stay in
2015                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2016                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2017                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2018                          * so we ignore them here.
2019                          */
2020                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2021                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2022                                 continue;
2023                         }
2024                 }
2025
2026                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2027                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2028         }
2029
2030         /*
2031          * Move pages back to the lru list.
2032          */
2033         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2034         /*
2035          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2036          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2037          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2038          * get_scan_count.
2039          */
2040         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2041
2042         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2043         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2044         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2045         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2046
2047         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2048         free_unref_page_list(&l_hold);
2049         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2050                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2051 }
2052
2053 /*
2054  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2055  * to do too much work.
2056  *
2057  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2058  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2059  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2060  *
2061  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2062  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2063  *
2064  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2065  *
2066  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2067  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2068  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2069  *
2070  * total     target    max
2071  * memory    ratio     inactive
2072  * -------------------------------------
2073  *   10MB       1         5MB
2074  *  100MB       1        50MB
2075  *    1GB       3       250MB
2076  *   10GB      10       0.9GB
2077  *  100GB      31         3GB
2078  *    1TB     101        10GB
2079  *   10TB     320        32GB
2080  */
2081 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2082                                  struct mem_cgroup *memcg,
2083                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2084 {
2085         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2086         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2087         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2088         unsigned long inactive, active;
2089         unsigned long inactive_ratio;
2090         unsigned long refaults;
2091         unsigned long gb;
2092
2093         /*
2094          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2095          * is pointless.
2096          */
2097         if (!file && !total_swap_pages)
2098                 return false;
2099
2100         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2101         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2102
2103         if (memcg)
2104                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2105         else
2106                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2107
2108         /*
2109          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2110          * is being established. Disable active list protection to get
2111          * rid of the stale workingset quickly.
2112          */
2113         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2114                 inactive_ratio = 0;
2115         } else {
2116                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2117                 if (gb)
2118                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2119                 else
2120                         inactive_ratio = 1;
2121         }
2122
2123         if (actual_reclaim)
2124                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2125                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2126                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2127                         inactive_ratio, file);
2128
2129         return inactive * inactive_ratio < active;
2130 }
2131
2132 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2133                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2134                                  struct scan_control *sc)
2135 {
2136         if (is_active_lru(lru)) {
2137                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2138                                          memcg, sc, true))
2139                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2140                 return 0;
2141         }
2142
2143         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2144 }
2145
2146 enum scan_balance {
2147         SCAN_EQUAL,
2148         SCAN_FRACT,
2149         SCAN_ANON,
2150         SCAN_FILE,
2151 };
2152
2153 /*
2154  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2155  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2156  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2157  * onto the active list instead of evict.
2158  *
2159  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2160  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2161  */
2162 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2163                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2164                            unsigned long *lru_pages)
2165 {
2166         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2167         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2168         u64 fraction[2];
2169         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2170         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2171         unsigned long anon_prio, file_prio;
2172         enum scan_balance scan_balance;
2173         unsigned long anon, file;
2174         unsigned long ap, fp;
2175         enum lru_list lru;
2176
2177         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2178         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2179                 scan_balance = SCAN_FILE;
2180                 goto out;
2181         }
2182
2183         /*
2184          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2185          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2186          * disable swapping for individual groups completely when
2187          * using the memory controller's swap limit feature would be
2188          * too expensive.
2189          */
2190         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2191                 scan_balance = SCAN_FILE;
2192                 goto out;
2193         }
2194
2195         /*
2196          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2197          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2198          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2199          */
2200         if (!sc->priority && swappiness) {
2201                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2202                 goto out;
2203         }
2204
2205         /*
2206          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2207          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2208          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2209          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2210          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2211          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2212          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2213          */
2214         if (global_reclaim(sc)) {
2215                 unsigned long pgdatfile;
2216                 unsigned long pgdatfree;
2217                 int z;
2218                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2219
2220                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2221                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2222                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2223
2224                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2225                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2226                         if (!managed_zone(zone))
2227                                 continue;
2228
2229                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2230                 }
2231
2232                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2233                         /*
2234                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2235                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2236                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2237                          */
2238                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2239                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2240                                         >> sc->priority) {
2241                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2242                                 goto out;
2243                         }
2244                 }
2245         }
2246
2247         /*
2248          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2249          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2250          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2251          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2252          * Without the second condition we could end up never scanning an
2253          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2254          * system is under heavy pressure.
2255          */
2256         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2257             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2258                 scan_balance = SCAN_FILE;
2259                 goto out;
2260         }
2261
2262         scan_balance = SCAN_FRACT;
2263
2264         /*
2265          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2266          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2267          */
2268         anon_prio = swappiness;
2269         file_prio = 200 - anon_prio;
2270
2271         /*
2272          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2273          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2274          * ratios to determine how valuable each cache is.
2275          *
2276          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2277          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2278          * up weighing recent references more than old ones.
2279          *
2280          * anon in [0], file in [1]
2281          */
2282
2283         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2284                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2285         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2286                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2287
2288         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2289         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2290                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2291                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2292         }
2293
2294         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2295                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2296                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2297         }
2298
2299         /*
2300          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2301          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2302          * each list that were recently referenced and in active use.
2303          */
2304         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2305         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2306
2307         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2308         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2309         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2310
2311         fraction[0] = ap;
2312         fraction[1] = fp;
2313         denominator = ap + fp + 1;
2314 out:
2315         *lru_pages = 0;
2316         for_each_evictable_lru(lru) {
2317                 int file = is_file_lru(lru);
2318                 unsigned long size;
2319                 unsigned long scan;
2320
2321                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2322                 scan = size >> sc->priority;
2323                 /*
2324                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2325                  * scrape out the remaining cache.
2326                  */
2327                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2328                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2329
2330                 switch (scan_balance) {
2331                 case SCAN_EQUAL:
2332                         /* Scan lists relative to size */
2333                         break;
2334                 case SCAN_FRACT:
2335                         /*
2336                          * Scan types proportional to swappiness and
2337                          * their relative recent reclaim efficiency.
2338                          */
2339                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2340                                          denominator);
2341                         break;
2342                 case SCAN_FILE:
2343                 case SCAN_ANON:
2344                         /* Scan one type exclusively */
2345                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2346                                 size = 0;
2347                                 scan = 0;
2348                         }
2349                         break;
2350                 default:
2351                         /* Look ma, no brain */
2352                         BUG();
2353                 }
2354
2355                 *lru_pages += size;
2356                 nr[lru] = scan;
2357         }
2358 }
2359
2360 /*
2361  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2362  */
2363 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2364                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2365 {
2366         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2367         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2368         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2369         unsigned long nr_to_scan;
2370         enum lru_list lru;
2371         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2372         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2373         struct blk_plug plug;
2374         bool scan_adjusted;
2375
2376         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2377
2378         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2379         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2380
2381         /*
2382          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2383          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2384          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2385          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2386          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2387          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2388          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2389          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2390          * dropped to zero at the first pass.
2391          */
2392         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2393                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2394
2395         blk_start_plug(&plug);
2396         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2397                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2398                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2399                 unsigned long nr_scanned;
2400
2401                 for_each_evictable_lru(lru) {
2402                         if (nr[lru]) {
2403                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2404                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2405
2406                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2407                                                             lruvec, memcg, sc);
2408                         }
2409                 }
2410
2411                 cond_resched();
2412
2413                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2414                         continue;
2415
2416                 /*
2417                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2418                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2419                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2420                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2421                  * proportional to the original scan target.
2422                  */
2423                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2424                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2425
2426                 /*
2427                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2428                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2429                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2430                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2431                  */
2432                 if (!nr_file || !nr_anon)
2433                         break;
2434
2435                 if (nr_file > nr_anon) {
2436                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2437                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2438                         lru = LRU_BASE;
2439                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2440                 } else {
2441                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2442                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2443                         lru = LRU_FILE;
2444                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2445                 }
2446
2447                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2448                 nr[lru] = 0;
2449                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2450
2451                 /*
2452                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2453                  * scan target and the percentage scanning already complete
2454                  */
2455                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2456                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2457                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2458                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2459
2460                 lru += LRU_ACTIVE;
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                 scan_adjusted = true;
2466         }
2467         blk_finish_plug(&plug);
2468         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2469
2470         /*
2471          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2472          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2473          */
2474         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2475                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2476                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2477 }
2478
2479 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2480 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2481 {
2482         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2483                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2484                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2485                 return true;
2486
2487         return false;
2488 }
2489
2490 /*
2491  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2492  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2493  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2494  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2495  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2496  */
2497 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2498                                         unsigned long nr_reclaimed,
2499                                         unsigned long nr_scanned,
2500                                         struct scan_control *sc)
2501 {
2502         unsigned long pages_for_compaction;
2503         unsigned long inactive_lru_pages;
2504         int z;
2505
2506         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2507         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2508                 return false;
2509
2510         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2511         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2512                 /*
2513                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2514                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2515                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2516                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2517                  */
2518                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2519                         return false;
2520         } else {
2521                 /*
2522                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2523                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2524                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2525                  * pages that were scanned. This will return to the
2526                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2527                  * the resulting allocation attempt fails
2528                  */
2529                 if (!nr_reclaimed)
2530                         return false;
2531         }
2532
2533         /*
2534          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2535          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2536          */
2537         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2538         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2539         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2540                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2541         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2542                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2543                 return true;
2544
2545         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2546         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2547                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2548                 if (!managed_zone(zone))
2549                         continue;
2550
2551                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2552                 case COMPACT_SUCCESS:
2553                 case COMPACT_CONTINUE:
2554                         return false;
2555                 default:
2556                         /* check next zone */
2557                         ;
2558                 }
2559         }
2560         return true;
2561 }
2562
2563 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2564 {
2565         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2566         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2567         bool reclaimable = false;
2568
2569         do {
2570                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2571                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2572                         .pgdat = pgdat,
2573                         .priority = sc->priority,
2574                 };
2575                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2576                 struct mem_cgroup *memcg;
2577
2578                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2579                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2580
2581                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2582                 do {
2583                         unsigned long lru_pages;
2584                         unsigned long reclaimed;
2585                         unsigned long scanned;
2586
2587                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2588                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2589                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2590                                         continue;
2591                                 }
2592                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2593                         }
2594
2595                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2596                         scanned = sc->nr_scanned;
2597                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2598                         node_lru_pages += lru_pages;
2599
2600                         if (memcg)
2601                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2602                                             memcg, sc->priority);
2603
2604                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2605                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2606                                    sc->nr_scanned - scanned,
2607                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2608
2609                         /*
2610                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2611                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2612                          * node.
2613                          *
2614                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2615                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2616                          * retry with decreasing priority if one round over the
2617                          * whole hierarchy is not sufficient.
2618                          */
2619                         if (!global_reclaim(sc) &&
2620                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2621                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2622                                 break;
2623                         }
2624                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2625
2626                 if (global_reclaim(sc))
2627                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2628                                     sc->priority);
2629
2630                 if (reclaim_state) {
2631                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2632                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2633                 }
2634
2635                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2636                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2637                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2638                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2639
2640                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2641                         reclaimable = true;
2642
2643         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2644                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2645
2646         /*
2647          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2648          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2649          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2650          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2651          */
2652         if (reclaimable)
2653                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2654
2655         return reclaimable;
2656 }
2657
2658 /*
2659  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2660  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2661  * should reclaim first.
2662  */
2663 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2664 {
2665         unsigned long watermark;
2666         enum compact_result suitable;
2667
2668         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2669         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2670                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2671                 return true;
2672         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2673                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2674                 return false;
2675
2676         /*
2677          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2678          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2679          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2680          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2681          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2682          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2683          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2684          */
2685         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2686
2687         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2688 }
2689
2690 /*
2691  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2692  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2693  * request.
2694  *
2695  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2696  * scan then give up on it.
2697  */
2698 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2699 {
2700         struct zoneref *z;
2701         struct zone *zone;
2702         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2703         unsigned long nr_soft_scanned;
2704         gfp_t orig_mask;
2705         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2706
2707         /*
2708          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2709          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2710          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2711          */
2712         orig_mask = sc->gfp_mask;
2713         if (buffer_heads_over_limit) {
2714                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2715                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2716         }
2717
2718         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2719                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2720                 /*
2721                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2722                  * to global LRU.
2723                  */
2724                 if (global_reclaim(sc)) {
2725                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2726                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2727                                 continue;
2728
2729                         /*
2730                          * If we already have plenty of memory free for
2731                          * compaction in this zone, don't free any more.
2732                          * Even though compaction is invoked for any
2733                          * non-zero order, only frequent costly order
2734                          * reclamation is disruptive enough to become a
2735                          * noticeable problem, like transparent huge
2736                          * page allocations.
2737                          */
2738                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2739                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2740                             compaction_ready(zone, sc)) {
2741                                 sc->compaction_ready = true;
2742                                 continue;
2743                         }
2744
2745                         /*
2746                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2747                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2748                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2749                          * the user prefers lower zones being preserved.
2750                          */
2751                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2752                                 continue;
2753
2754                         /*
2755                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2756                          * and returns the number of reclaimed pages and
2757                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2758                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2759                          */
2760                         nr_soft_scanned = 0;
2761                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2762                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2763                                                 &nr_soft_scanned);
2764                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2765                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2766                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2767                 }
2768
2769                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2770                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2771                         continue;
2772                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2773                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2774         }
2775
2776         /*
2777          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2778          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2779          */
2780         sc->gfp_mask = orig_mask;
2781 }
2782
2783 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2784 {
2785         struct mem_cgroup *memcg;
2786
2787         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2788         do {
2789                 unsigned long refaults;
2790                 struct lruvec *lruvec;
2791
2792                 if (memcg)
2793                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2794                 else
2795                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2796
2797                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2798                 lruvec->refaults = refaults;
2799         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2800 }
2801
2802 /*
2803  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2804  *
2805  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2806  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2807  *
2808  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2809  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2810  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2811  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2812  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2813  * work, and the allocation attempt will fail.
2814  *
2815  * returns:     0, if no pages reclaimed
2816  *              else, the number of pages reclaimed
2817  */
2818 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2819                                           struct scan_control *sc)
2820 {
2821         int initial_priority = sc->priority;
2822         pg_data_t *last_pgdat;
2823         struct zoneref *z;
2824         struct zone *zone;
2825 retry:
2826         delayacct_freepages_start();
2827
2828         if (global_reclaim(sc))
2829                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2830
2831         do {
2832                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2833                                 sc->priority);
2834                 sc->nr_scanned = 0;
2835                 shrink_zones(zonelist, sc);
2836
2837                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2838                         break;
2839
2840                 if (sc->compaction_ready)
2841                         break;
2842
2843                 /*
2844                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2845                  * writepage even in laptop mode.
2846                  */
2847                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2848                         sc->may_writepage = 1;
2849         } while (--sc->priority >= 0);
2850
2851         last_pgdat = NULL;
2852         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2853                                         sc->nodemask) {
2854                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2855                         continue;
2856                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2857                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2858         }
2859
2860         delayacct_freepages_end();
2861
2862         if (sc->nr_reclaimed)
2863                 return sc->nr_reclaimed;
2864
2865         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2866         if (sc->compaction_ready)
2867                 return 1;
2868
2869         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2870         if (sc->memcg_low_skipped) {
2871                 sc->priority = initial_priority;
2872                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2873                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2874                 goto retry;
2875         }
2876
2877         return 0;
2878 }
2879
2880 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2881 {
2882         struct zone *zone;
2883         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2884         unsigned long free_pages = 0;
2885         int i;
2886         bool wmark_ok;
2887
2888         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2889                 return true;
2890
2891         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2892                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2893                 if (!managed_zone(zone))
2894                         continue;
2895
2896                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2897                         continue;
2898
2899                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2900                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2901         }
2902
2903         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2904         if (!pfmemalloc_reserve)
2905                 return true;
2906
2907         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2908
2909         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2910         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2911                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2912                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2913                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2914         }
2915
2916         return wmark_ok;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2921  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2922  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2923  * when the low watermark is reached.
2924  *
2925  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2926  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2927  */
2928 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2929                                         nodemask_t *nodemask)
2930 {
2931         struct zoneref *z;
2932         struct zone *zone;
2933         pg_data_t *pgdat = NULL;
2934
2935         /*
2936          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2937          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2938          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2939          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2940          * processes to block on log_wait_commit().
2941          */
2942         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2943                 goto out;
2944
2945         /*
2946          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2947          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2948          */
2949         if (fatal_signal_pending(current))
2950                 goto out;
2951
2952         /*
2953          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2954          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2955          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2956          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2957          *
2958          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2959          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2960          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2961          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2962          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2963          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2964          * should make reasonable progress.
2965          */
2966         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2967                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2968                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2969                         continue;
2970
2971                 /* Throttle based on the first usable node */
2972                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2973                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2974                         goto out;
2975                 break;
2976         }
2977
2978         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2979         if (!pgdat)
2980                 goto out;
2981
2982         /* Account for the throttling */
2983         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2984
2985         /*
2986          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2987          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2988          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2989          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2990          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2991          * second before continuing.
2992          */
2993         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2994                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2995                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
2996
2997                 goto check_pending;
2998         }
2999
3000         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3001         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3002                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3003
3004 check_pending:
3005         if (fatal_signal_pending(current))
3006                 return true;
3007
3008 out:
3009         return false;
3010 }
3011
3012 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3013                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3014 {
3015         unsigned long nr_reclaimed;
3016         struct scan_control sc = {
3017                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3018                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3019                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3020                 .order = order,
3021                 .nodemask = nodemask,
3022                 .priority = DEF_PRIORITY,
3023                 .may_writepage = !laptop_mode,
3024                 .may_unmap = 1,
3025                 .may_swap = 1,
3026         };
3027
3028         /*
3029          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3030          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3031          * point.
3032          */
3033         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3034                 return 1;
3035
3036         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3037                                 sc.may_writepage,
3038                                 sc.gfp_mask,
3039                                 sc.reclaim_idx);
3040
3041         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3042
3043         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3044
3045         return nr_reclaimed;
3046 }
3047
3048 #ifdef CONFIG_MEMCG
3049
3050 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3051                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3052                                                 pg_data_t *pgdat,
3053                                                 unsigned long *nr_scanned)
3054 {
3055         struct scan_control sc = {
3056                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3057                 .target_mem_cgroup = memcg,
3058                 .may_writepage = !laptop_mode,
3059                 .may_unmap = 1,
3060                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3061                 .may_swap = !noswap,
3062         };
3063         unsigned long lru_pages;
3064
3065         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3066                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3067
3068         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3069                                                       sc.may_writepage,
3070                                                       sc.gfp_mask,
3071                                                       sc.reclaim_idx);
3072
3073         /*
3074          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3075          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3076          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3077          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3078          * the priority and make it zero.
3079          */
3080         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3081
3082         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3083
3084         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3085         return sc.nr_reclaimed;
3086 }
3087
3088 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3089                                            unsigned long nr_pages,
3090                                            gfp_t gfp_mask,
3091                                            bool may_swap)
3092 {
3093         struct zonelist *zonelist;
3094         unsigned long nr_reclaimed;
3095         int nid;
3096         unsigned int noreclaim_flag;
3097         struct scan_control sc = {
3098                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3099                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3100                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3101                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3102                 .target_mem_cgroup = memcg,
3103                 .priority = DEF_PRIORITY,
3104                 .may_writepage = !laptop_mode,
3105                 .may_unmap = 1,
3106                 .may_swap = may_swap,
3107         };
3108
3109         /*
3110          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3111          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3112          * scan does not need to be the current node.
3113          */
3114         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3115
3116         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3117
3118         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3119                                             sc.may_writepage,
3120                                             sc.gfp_mask,
3121                                             sc.reclaim_idx);
3122
3123         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3124         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3125         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3126
3127         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3128
3129         return nr_reclaimed;
3130 }
3131 #endif
3132
3133 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3134                                 struct scan_control *sc)
3135 {
3136         struct mem_cgroup *memcg;
3137
3138         if (!total_swap_pages)
3139                 return;
3140
3141         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3142         do {
3143                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3144
3145                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3146                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3147                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3148
3149                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3150         } while (memcg);
3151 }
3152
3153 /*
3154  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3155  * and classzone_idx
3156  */
3157 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3158 {
3159         int i;
3160         unsigned long mark = -1;
3161         struct zone *zone;
3162
3163         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3164                 zone = pgdat->node_zones + i;
3165
3166                 if (!managed_zone(zone))
3167                         continue;
3168
3169                 mark = high_wmark_pages(zone);
3170                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3171                         return true;
3172         }
3173
3174         /*
3175          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3176          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3177          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3178          */
3179         if (mark == -1)
3180                 return true;
3181
3182         return false;
3183 }
3184
3185 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3186 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3187 {
3188         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3189         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3190         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3191 }
3192
3193 /*
3194  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3195  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3196  *
3197  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3198  */
3199 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3200 {
3201         /*
3202          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3203          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3204          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3205          * throttled. There is also a potential race if processes get
3206          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3207          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3208          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3209          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3210          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3211          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3212          * that here we are under prepare_to_wait().
3213          */
3214         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3215                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3216
3217         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3218         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3219                 return true;
3220
3221         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3222                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3223                 return true;
3224         }
3225
3226         return false;
3227 }
3228
3229 /*
3230  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3231  * zone that is currently unbalanced.
3232  *
3233  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3234  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3235  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3236  */
3237 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3238                                struct scan_control *sc)
3239 {
3240         struct zone *zone;
3241         int z;
3242
3243         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3244         sc->nr_to_reclaim = 0;
3245         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3246                 zone = pgdat->node_zones + z;
3247                 if (!managed_zone(zone))
3248                         continue;
3249
3250                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3251         }
3252
3253         /*
3254          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3255          * now pressure is applied based on node LRU order.
3256          */
3257         shrink_node(pgdat, sc);
3258
3259         /*
3260          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3261          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3262          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3263          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3264          * can direct reclaim/compact.
3265          */
3266         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3267                 sc->order = 0;
3268
3269         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3270 }
3271
3272 /*
3273  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3274  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3275  * balanced.
3276  *
3277  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3278  *
3279  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3280  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3281  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3282  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3283  * balanced.
3284  */
3285 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3286 {
3287         int i;
3288         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3289         unsigned long nr_soft_scanned;
3290         struct zone *zone;
3291         struct scan_control sc = {
3292                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3293                 .order = order,
3294                 .priority = DEF_PRIORITY,
3295                 .may_writepage = !laptop_mode,
3296                 .may_unmap = 1,
3297                 .may_swap = 1,
3298         };
3299         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3300
3301         do {
3302                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3303                 bool raise_priority = true;
3304
3305                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3306
3307                 /*
3308                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3309                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3310                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3311                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3312                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3313                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3314                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3315                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3316                  */
3317                 if (buffer_heads_over_limit) {
3318                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3319                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3320                                 if (!managed_zone(zone))
3321                                         continue;
3322
3323                                 sc.reclaim_idx = i;
3324                                 break;
3325                         }
3326                 }
3327
3328                 /*
3329                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3330                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3331                  * have adjusted it.
3332                  */
3333                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3334                         goto out;
3335
3336                 /*
3337                  * Do some background aging of the anon list, to give
3338                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3339                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3340                  * about consistent aging.
3341                  */
3342                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3343
3344                 /*
3345                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3346                  * even in laptop mode.
3347                  */
3348                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3349                         sc.may_writepage = 1;
3350
3351                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3352                 sc.nr_scanned = 0;
3353                 nr_soft_scanned = 0;
3354                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3355                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3356                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3357
3358                 /*
3359                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3360                  * enough pages are already being scanned that that high
3361                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3362                  */
3363                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3364                         raise_priority = false;
3365
3366                 /*
3367                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3368                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3369                  * able to safely make forward progress. Wake them
3370                  */
3371                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3372                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3373                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3374
3375                 /* Check if kswapd should be suspending */
3376                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3377                         break;
3378
3379                 /*
3380                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3381                  * progress in reclaiming pages
3382                  */
3383                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3384                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3385                         sc.priority--;
3386         } while (sc.priority >= 1);
3387
3388         if (!sc.nr_reclaimed)
3389                 pgdat->kswapd_failures++;
3390
3391 out:
3392         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3393         /*
3394          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3395          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3396          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3397          * remain at the higher level.
3398          */
3399         return sc.order;
3400 }
3401
3402 /*
3403  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3404  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3405  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3406  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3407  * was recently woke for.
3408  */
3409 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3410                                            enum zone_type classzone_idx)
3411 {
3412         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3413                 return classzone_idx;
3414
3415         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3416 }
3417
3418 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3419                                 unsigned int classzone_idx)
3420 {
3421         long remaining = 0;
3422         DEFINE_WAIT(wait);
3423
3424         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3425                 return;
3426
3427         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3428
3429         /*
3430          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3431          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3432          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3433          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3434          * succeed.
3435          */
3436         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3437                 /*
3438                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3439                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3440                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3441                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3442                  */
3443                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3444
3445                 /*
3446                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3447                  * allocation of the requested order possible.
3448                  */
3449                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3450
3451                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3452
3453                 /*
3454                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3455                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3456                  * the previous request that slept prematurely.
3457                  */
3458                 if (remaining) {
3459                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3460                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3461                 }
3462
3463                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3464                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3465         }
3466
3467         /*
3468          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3469          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3470          */
3471         if (!remaining &&
3472             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3473                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3474
3475                 /*
3476                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3477                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3478                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3479                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3480                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3481                  * them before going back to sleep.
3482                  */
3483                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3484
3485                 if (!kthread_should_stop())
3486                         schedule();
3487
3488                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3489         } else {
3490                 if (remaining)
3491                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3492                 else
3493                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3494         }
3495         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3496 }
3497
3498 /*
3499  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3500  * from the init process.
3501  *
3502  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3503  * free memory available even if there is no other activity
3504  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3505  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3506  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3507  *
3508  * If there are applications that are active memory-allocators
3509  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3510  */
3511 static int kswapd(void *p)
3512 {
3513         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3514         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3515         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3516         struct task_struct *tsk = current;
3517
3518         struct reclaim_state reclaim_state = {
3519                 .reclaimed_slab = 0,
3520         };
3521         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3522
3523         if (!cpumask_empty(cpumask))
3524                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3525         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3526
3527         /*
3528          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3529          * and that if we need more memory we should get access to it
3530          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3531          * never get caught in the normal page freeing logic.
3532          *
3533          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3534          * you need a small amount of memory in order to be able to
3535          * page out something else, and this flag essentially protects
3536          * us from recursively trying to free more memory as we're
3537          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3538          */
3539         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3540         set_freezable();
3541
3542         pgdat->kswapd_order = 0;
3543         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3544         for ( ; ; ) {
3545                 bool ret;
3546
3547                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3548                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3549
3550 kswapd_try_sleep:
3551                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3552                                         classzone_idx);
3553
3554                 /* Read the new order and classzone_idx */
3555                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3556                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3557                 pgdat->kswapd_order = 0;
3558                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3559
3560                 ret = try_to_freeze();
3561                 if (kthread_should_stop())
3562                         break;
3563
3564                 /*
3565                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3566                  * after returning from the refrigerator
3567                  */
3568                 if (ret)
3569                         continue;
3570
3571                 /*
3572                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3573                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3574                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3575                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3576                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3577                  * request (alloc_order).
3578                  */
3579                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3580                                                 alloc_order);
3581                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3582                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3583                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3584                 if (reclaim_order < alloc_order)
3585                         goto kswapd_try_sleep;
3586         }
3587
3588         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3589         current->reclaim_state = NULL;
3590
3591         return 0;
3592 }
3593
3594 /*
3595  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3596  */
3597 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3598 {
3599         pg_data_t *pgdat;
3600
3601         if (!managed_zone(zone))
3602                 return;
3603
3604         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3605                 return;
3606         pgdat = zone->zone_pgdat;
3607         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3608                                                            classzone_idx);
3609         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3610         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3611                 return;
3612
3613         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3614         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3615                 return;
3616
3617         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3618                 return;
3619
3620         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3621         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3622 }
3623
3624 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3625 /*
3626  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3627  * freed pages.
3628  *
3629  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3630  * LRU order by reclaiming preferentially
3631  * inactive > active > active referenced > active mapped
3632  */
3633 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3634 {
3635         struct reclaim_state reclaim_state;
3636         struct scan_control sc = {
3637                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3638                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3639                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3640                 .priority = DEF_PRIORITY,
3641                 .may_writepage = 1,
3642                 .may_unmap = 1,
3643                 .may_swap = 1,
3644                 .hibernation_mode = 1,
3645         };
3646         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3647         struct task_struct *p = current;
3648         unsigned long nr_reclaimed;
3649         unsigned int noreclaim_flag;
3650
3651         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3652         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3653         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3654         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3655
3656         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3657
3658         p->reclaim_state = NULL;
3659         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3660         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3661
3662         return nr_reclaimed;
3663 }
3664 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3665
3666 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3667    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3668    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3669    restore their cpu bindings. */
3670 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3671 {
3672         int nid;
3673
3674         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3675                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3676                 const struct cpumask *mask;
3677
3678                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3679
3680                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3681                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3682                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3683         }
3684         return 0;
3685 }
3686
3687 /*
3688  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3689  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3690  */
3691 int kswapd_run(int nid)
3692 {
3693         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3694         int ret = 0;
3695
3696         if (pgdat->kswapd)
3697                 return 0;
3698
3699         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3700         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3701                 /* failure at boot is fatal */
3702                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3703                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3704                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3705                 pgdat->kswapd = NULL;
3706         }
3707         return ret;
3708 }
3709
3710 /*
3711  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3712  * hold mem_hotplug_begin/end().
3713  */
3714 void kswapd_stop(int nid)
3715 {
3716         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3717
3718         if (kswapd) {
3719                 kthread_stop(kswapd);
3720                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3721         }
3722 }
3723
3724 static int __init kswapd_init(void)
3725 {
3726         int nid, ret;
3727
3728         swap_setup();
3729         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3730                 kswapd_run(nid);
3731         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3732                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3733                                         NULL);
3734         WARN_ON(ret < 0);
3735         return 0;
3736 }
3737
3738 module_init(kswapd_init)
3739
3740 #ifdef CONFIG_NUMA
3741 /*
3742  * Node reclaim mode
3743  *
3744  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3745  * the watermarks.
3746  */
3747 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3748
3749 #define RECLAIM_OFF 0
3750 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3751 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3752 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3753
3754 /*
3755  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3756  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3757  * a zone.
3758  */
3759 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3760
3761 /*
3762  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3763  * occur.
3764  */
3765 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3766
3767 /*
3768  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3769  * slab reclaim needs to occur.
3770  */
3771 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3772
3773 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3774 {
3775         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3776         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3777                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3778
3779         /*
3780          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3781          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3782          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3783          */
3784         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3785 }
3786
3787 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3788 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3789 {
3790         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3791         unsigned long delta = 0;
3792
3793         /*
3794          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3795          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3796          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3797          * a better estimate
3798          */
3799         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3800                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3801         else
3802                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3803
3804         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3805         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3806                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3807
3808         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3809         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3810                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3811
3812         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3813 }
3814
3815 /*
3816  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3817  */
3818 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3819 {
3820         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3821         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3822         struct task_struct *p = current;
3823         struct reclaim_state reclaim_state;
3824         unsigned int noreclaim_flag;
3825         struct scan_control sc = {
3826                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3827                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3828                 .order = order,
3829                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3830                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3831                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3832                 .may_swap = 1,
3833                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3834         };
3835
3836         cond_resched();
3837         /*
3838          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3839          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3840          * and RECLAIM_UNMAP.
3841          */
3842         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3843         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3844         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3845         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3846         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3847
3848         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3849                 /*
3850                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3851                  * priorities until we have enough memory freed.
3852                  */
3853                 do {
3854                         shrink_node(pgdat, &sc);
3855                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3856         }
3857
3858         p->reclaim_state = NULL;
3859         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3860         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3861         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3862         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3863 }
3864
3865 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3866 {
3867         int ret;
3868
3869         /*
3870          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3871          * slab pages if we are over the defined limits.
3872          *
3873          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3874          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3875          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3876          * if less than a specified percentage of the node is used by
3877          * unmapped file backed pages.
3878          */
3879         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3880             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3881                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3882
3883         /*
3884          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3885          */
3886         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3887                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3888
3889         /*
3890          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3891          * have associated processors. This will favor the local processor
3892          * over remote processors and spread off node memory allocations
3893          * as wide as possible.
3894          */
3895         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3896                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3897
3898         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3899                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3900
3901         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3902         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3903
3904         if (!ret)
3905                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3906
3907         return ret;
3908 }
3909 #endif
3910
3911 /*
3912  * page_evictable - test whether a page is evictable
3913  * @page: the page to test
3914  *
3915  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3916  * lists vs unevictable list.
3917  *
3918  * Reasons page might not be evictable:
3919  * (1) page's mapping marked unevictable
3920  * (2) page is part of an mlocked VMA
3921  *
3922  */
3923 int page_evictable(struct page *page)
3924 {
3925         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3926 }
3927
3928 #ifdef CONFIG_SHMEM
3929 /**
3930  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3931  * @pages:      array of pages to check
3932  * @nr_pages:   number of pages to check
3933  *
3934  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3935  *
3936  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3937  */
3938 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3939 {
3940         struct lruvec *lruvec;
3941         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3942         int pgscanned = 0;
3943         int pgrescued = 0;
3944         int i;
3945
3946         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3947                 struct page *page = pages[i];
3948                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3949
3950                 pgscanned++;
3951                 if (pagepgdat != pgdat) {
3952                         if (pgdat)
3953                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3954                         pgdat = pagepgdat;
3955                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3956                 }
3957                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3958
3959                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3960                         continue;
3961
3962                 if (page_evictable(page)) {
3963                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3964
3965                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3966                         ClearPageUnevictable(page);
3967                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3968                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3969                         pgrescued++;
3970                 }
3971         }
3972
3973         if (pgdat) {
3974                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3975                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3976                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3977         }
3978 }
3979 #endif /* CONFIG_SHMEM */