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