Merge branch 'for-next' of git://git.samba.org/sfrench/cifs-2.6
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/sched/mm.h>
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/gfp.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/highmem.h>
25 #include <linux/vmpressure.h>
26 #include <linux/vmstat.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/writeback.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
31                                         buffer_heads_over_limit */
32 #include <linux/mm_inline.h>
33 #include <linux/backing-dev.h>
34 #include <linux/rmap.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/compaction.h>
39 #include <linux/notifier.h>
40 #include <linux/rwsem.h>
41 #include <linux/delay.h>
42 #include <linux/kthread.h>
43 #include <linux/freezer.h>
44 #include <linux/memcontrol.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54
55 #include <linux/swapops.h>
56 #include <linux/balloon_compaction.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 #define CREATE_TRACE_POINTS
61 #include <trace/events/vmscan.h>
62
63 struct scan_control {
64         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
65         unsigned long nr_to_reclaim;
66
67         /* This context's GFP mask */
68         gfp_t gfp_mask;
69
70         /* Allocation order */
71         int order;
72
73         /*
74          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
75          * are scanned.
76          */
77         nodemask_t      *nodemask;
78
79         /*
80          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
81          * primary target of this reclaim invocation.
82          */
83         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
84
85         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
86         int priority;
87
88         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
89         enum zone_type reclaim_idx;
90
91         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
92         unsigned int may_writepage:1;
93
94         /* Can mapped pages be reclaimed? */
95         unsigned int may_unmap:1;
96
97         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
98         unsigned int may_swap:1;
99
100         /*
101          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
102          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
103          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
104          */
105         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
106         unsigned int memcg_low_skipped:1;
107
108         unsigned int hibernation_mode:1;
109
110         /* One of the zones is ready for compaction */
111         unsigned int compaction_ready:1;
112
113         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
114         unsigned long nr_scanned;
115
116         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
117         unsigned long nr_reclaimed;
118 };
119
120 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
121 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
122         do {                                                            \
123                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
124                         struct page *prev;                              \
125                                                                         \
126                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
127                         prefetch(&prev->_field);                        \
128                 }                                                       \
129         } while (0)
130 #else
131 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
132 #endif
133
134 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
135 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
136         do {                                                            \
137                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
138                         struct page *prev;                              \
139                                                                         \
140                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
141                         prefetchw(&prev->_field);                       \
142                 }                                                       \
143         } while (0)
144 #else
145 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
146 #endif
147
148 /*
149  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
150  */
151 int vm_swappiness = 60;
152 /*
153  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
154  * zones.
155  */
156 unsigned long vm_total_pages;
157
158 static LIST_HEAD(shrinker_list);
159 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
160
161 #ifdef CONFIG_MEMCG
162 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
163 {
164         return !sc->target_mem_cgroup;
165 }
166
167 /**
168  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
169  * @sc: scan_control in question
170  *
171  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
172  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
173  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
174  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
175  * allocation and configurability.
176  *
177  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
178  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
179  */
180 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
181 {
182         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
183
184         if (!memcg)
185                 return true;
186 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
187         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
188                 return true;
189 #endif
190         return false;
191 }
192 #else
193 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
194 {
195         return true;
196 }
197
198 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
199 {
200         return true;
201 }
202 #endif
203
204 /*
205  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
206  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
207  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
208  */
209 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
210 {
211         unsigned long nr;
212
213         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
214                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
215         if (get_nr_swap_pages() > 0)
216                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
217                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
218
219         return nr;
220 }
221
222 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
223 {
224         unsigned long nr;
225
226         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
227              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
228              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
229
230         if (get_nr_swap_pages() > 0)
231                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
232                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
233                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
234
235         return nr;
236 }
237
238 /**
239  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
240  * @lruvec: lru vector
241  * @lru: lru to use
242  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
243  */
244 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
245 {
246         unsigned long lru_size;
247         int zid;
248
249         if (!mem_cgroup_disabled())
250                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
251         else
252                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
253
254         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
255                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
256                 unsigned long size;
257
258                 if (!managed_zone(zone))
259                         continue;
260
261                 if (!mem_cgroup_disabled())
262                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
263                 else
264                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
265                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
266                 lru_size -= min(size, lru_size);
267         }
268
269         return lru_size;
270
271 }
272
273 /*
274  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
275  */
276 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
277 {
278         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
279
280         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
281                 size *= nr_node_ids;
282
283         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
284         if (!shrinker->nr_deferred)
285                 return -ENOMEM;
286
287         down_write(&shrinker_rwsem);
288         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
289         up_write(&shrinker_rwsem);
290         return 0;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
293
294 /*
295  * Remove one
296  */
297 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
298 {
299         down_write(&shrinker_rwsem);
300         list_del(&shrinker->list);
301         up_write(&shrinker_rwsem);
302         kfree(shrinker->nr_deferred);
303 }
304 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
305
306 #define SHRINK_BATCH 128
307
308 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
309                                     struct shrinker *shrinker,
310                                     unsigned long nr_scanned,
311                                     unsigned long nr_eligible)
312 {
313         unsigned long freed = 0;
314         unsigned long long delta;
315         long total_scan;
316         long freeable;
317         long nr;
318         long new_nr;
319         int nid = shrinkctl->nid;
320         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
321                                           : SHRINK_BATCH;
322         long scanned = 0, next_deferred;
323
324         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
325         if (freeable == 0)
326                 return 0;
327
328         /*
329          * copy the current shrinker scan count into a local variable
330          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
331          * don't also do this scanning work.
332          */
333         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
334
335         total_scan = nr;
336         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
337         delta *= freeable;
338         do_div(delta, nr_eligible + 1);
339         total_scan += delta;
340         if (total_scan < 0) {
341                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
342                        shrinker->scan_objects, total_scan);
343                 total_scan = freeable;
344                 next_deferred = nr;
345         } else
346                 next_deferred = total_scan;
347
348         /*
349          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
350          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
351          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
352          * nr being built up so when a shrink that can do some work
353          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
354          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
355          * memory.
356          *
357          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
358          * a large delta change is calculated directly.
359          */
360         if (delta < freeable / 4)
361                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
362
363         /*
364          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
365          * never try to free more than twice the estimate number of
366          * freeable entries.
367          */
368         if (total_scan > freeable * 2)
369                 total_scan = freeable * 2;
370
371         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
372                                    nr_scanned, nr_eligible,
373                                    freeable, delta, total_scan);
374
375         /*
376          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
377          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
378          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
379          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
380          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
381          * objects spread over several slabs with usage less than the
382          * batch_size.
383          *
384          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
385          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
386          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
387          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
388          * possible.
389          */
390         while (total_scan >= batch_size ||
391                total_scan >= freeable) {
392                 unsigned long ret;
393                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
394
395                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
396                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
397                 if (ret == SHRINK_STOP)
398                         break;
399                 freed += ret;
400
401                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
402                 total_scan -= nr_to_scan;
403                 scanned += nr_to_scan;
404
405                 cond_resched();
406         }
407
408         if (next_deferred >= scanned)
409                 next_deferred -= scanned;
410         else
411                 next_deferred = 0;
412         /*
413          * move the unused scan count back into the shrinker in a
414          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
415          * scan, there is no need to do an update.
416          */
417         if (next_deferred > 0)
418                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
419                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
420         else
421                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
422
423         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
424         return freed;
425 }
426
427 /**
428  * shrink_slab - shrink slab caches
429  * @gfp_mask: allocation context
430  * @nid: node whose slab caches to target
431  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
432  * @nr_scanned: pressure numerator
433  * @nr_eligible: pressure denominator
434  *
435  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
436  *
437  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
438  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
439  *
440  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
441  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
442  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
443  * shrinkers are called.
444  *
445  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
446  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
447  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
448  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
449  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
450  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
451  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
452  *
453  * Returns the number of reclaimed slab objects.
454  */
455 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
456                                  struct mem_cgroup *memcg,
457                                  unsigned long nr_scanned,
458                                  unsigned long nr_eligible)
459 {
460         struct shrinker *shrinker;
461         unsigned long freed = 0;
462
463         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
464                 return 0;
465
466         if (nr_scanned == 0)
467                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
468
469         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
470                 /*
471                  * If we would return 0, our callers would understand that we
472                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
473                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
474                  * time.
475                  */
476                 freed = 1;
477                 goto out;
478         }
479
480         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
481                 struct shrink_control sc = {
482                         .gfp_mask = gfp_mask,
483                         .nid = nid,
484                         .memcg = memcg,
485                 };
486
487                 /*
488                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
489                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
490                  * passing NULL for memcg.
491                  */
492                 if (memcg_kmem_enabled() &&
493                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
494                         continue;
495
496                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
497                         sc.nid = 0;
498
499                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
500         }
501
502         up_read(&shrinker_rwsem);
503 out:
504         cond_resched();
505         return freed;
506 }
507
508 void drop_slab_node(int nid)
509 {
510         unsigned long freed;
511
512         do {
513                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
514
515                 freed = 0;
516                 do {
517                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
518                                              1000, 1000);
519                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
520         } while (freed > 10);
521 }
522
523 void drop_slab(void)
524 {
525         int nid;
526
527         for_each_online_node(nid)
528                 drop_slab_node(nid);
529 }
530
531 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
532 {
533         /*
534          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
535          * that isolated the page, the page cache radix tree and
536          * optional buffer heads at page->private.
537          */
538         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
539 }
540
541 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
542 {
543         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
544                 return 1;
545         if (!inode_write_congested(inode))
546                 return 1;
547         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
548                 return 1;
549         return 0;
550 }
551
552 /*
553  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
554  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
555  * fsync(), msync() or close().
556  *
557  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
558  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
559  * that page is locked, the mapping is pinned.
560  *
561  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
562  * __GFP_FS.
563  */
564 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
565                                 struct page *page, int error)
566 {
567         lock_page(page);
568         if (page_mapping(page) == mapping)
569                 mapping_set_error(mapping, error);
570         unlock_page(page);
571 }
572
573 /* possible outcome of pageout() */
574 typedef enum {
575         /* failed to write page out, page is locked */
576         PAGE_KEEP,
577         /* move page to the active list, page is locked */
578         PAGE_ACTIVATE,
579         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
580         PAGE_SUCCESS,
581         /* page is clean and locked */
582         PAGE_CLEAN,
583 } pageout_t;
584
585 /*
586  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
587  * Calls ->writepage().
588  */
589 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
590                          struct scan_control *sc)
591 {
592         /*
593          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
594          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
595          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
596          * stalls if we need to run get_block().  We could test
597          * PagePrivate for that.
598          *
599          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
600          * this page's queue, we can perform writeback even if that
601          * will block.
602          *
603          * If the page is swapcache, write it back even if that would
604          * block, for some throttling. This happens by accident, because
605          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
606          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
607          */
608         if (!is_page_cache_freeable(page))
609                 return PAGE_KEEP;
610         if (!mapping) {
611                 /*
612                  * Some data journaling orphaned pages can have
613                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
614                  */
615                 if (page_has_private(page)) {
616                         if (try_to_free_buffers(page)) {
617                                 ClearPageDirty(page);
618                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
619                                 return PAGE_CLEAN;
620                         }
621                 }
622                 return PAGE_KEEP;
623         }
624         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
625                 return PAGE_ACTIVATE;
626         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
627                 return PAGE_KEEP;
628
629         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
630                 int res;
631                 struct writeback_control wbc = {
632                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
633                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
634                         .range_start = 0,
635                         .range_end = LLONG_MAX,
636                         .for_reclaim = 1,
637                 };
638
639                 SetPageReclaim(page);
640                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
641                 if (res < 0)
642                         handle_write_error(mapping, page, res);
643                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
644                         ClearPageReclaim(page);
645                         return PAGE_ACTIVATE;
646                 }
647
648                 if (!PageWriteback(page)) {
649                         /* synchronous write or broken a_ops? */
650                         ClearPageReclaim(page);
651                 }
652                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
653                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
654                 return PAGE_SUCCESS;
655         }
656
657         return PAGE_CLEAN;
658 }
659
660 /*
661  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
662  * gets returned with a refcount of 0.
663  */
664 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
665                             bool reclaimed)
666 {
667         unsigned long flags;
668
669         BUG_ON(!PageLocked(page));
670         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
671
672         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
673         /*
674          * The non racy check for a busy page.
675          *
676          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
677          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
678          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
679          * here, then the following race may occur:
680          *
681          * get_user_pages(&page);
682          * [user mapping goes away]
683          * write_to(page);
684          *                              !PageDirty(page)    [good]
685          * SetPageDirty(page);
686          * put_page(page);
687          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
688          *
689          * [oops, our write_to data is lost]
690          *
691          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
692          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
693          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
694          *
695          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
696          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
697          */
698         if (!page_ref_freeze(page, 2))
699                 goto cannot_free;
700         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
701         if (unlikely(PageDirty(page))) {
702                 page_ref_unfreeze(page, 2);
703                 goto cannot_free;
704         }
705
706         if (PageSwapCache(page)) {
707                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
708                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
709                 __delete_from_swap_cache(page);
710                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
711                 swapcache_free(swap);
712         } else {
713                 void (*freepage)(struct page *);
714                 void *shadow = NULL;
715
716                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
717                 /*
718                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
719                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
720                  *
721                  * But don't store shadows in an address space that is
722                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
723                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
724                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
725                  * back.
726                  *
727                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
728                  * only page cache pages found in these are zero pages
729                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
730                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
731                  * same page_tree.
732                  */
733                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
734                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
735                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
736                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
737                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
738
739                 if (freepage != NULL)
740                         freepage(page);
741         }
742
743         return 1;
744
745 cannot_free:
746         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
747         return 0;
748 }
749
750 /*
751  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
752  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
753  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
754  * this page.
755  */
756 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
757 {
758         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
759                 /*
760                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
761                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
762                  * atomic operation.
763                  */
764                 page_ref_unfreeze(page, 1);
765                 return 1;
766         }
767         return 0;
768 }
769
770 /**
771  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
772  * @page: page to be put back to appropriate lru list
773  *
774  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
775  * Page may still be unevictable for other reasons.
776  *
777  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
778  */
779 void putback_lru_page(struct page *page)
780 {
781         bool is_unevictable;
782         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
783
784         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
785
786 redo:
787         ClearPageUnevictable(page);
788
789         if (page_evictable(page)) {
790                 /*
791                  * For evictable pages, we can use the cache.
792                  * In event of a race, worst case is we end up with an
793                  * unevictable page on [in]active list.
794                  * We know how to handle that.
795                  */
796                 is_unevictable = false;
797                 lru_cache_add(page);
798         } else {
799                 /*
800                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
801                  * list.
802                  */
803                 is_unevictable = true;
804                 add_page_to_unevictable_list(page);
805                 /*
806                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
807                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
808                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
809                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
810                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
811                  * the page back to the evictable list.
812                  *
813                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
814                  */
815                 smp_mb();
816         }
817
818         /*
819          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
820          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
821          * check after we added it to the list, again.
822          */
823         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
824                 if (!isolate_lru_page(page)) {
825                         put_page(page);
826                         goto redo;
827                 }
828                 /* This means someone else dropped this page from LRU
829                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
830                  * nothing to do here.
831                  */
832         }
833
834         if (was_unevictable && !is_unevictable)
835                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
836         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
837                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
838
839         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
840 }
841
842 enum page_references {
843         PAGEREF_RECLAIM,
844         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
845         PAGEREF_KEEP,
846         PAGEREF_ACTIVATE,
847 };
848
849 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
850                                                   struct scan_control *sc)
851 {
852         int referenced_ptes, referenced_page;
853         unsigned long vm_flags;
854
855         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
856                                           &vm_flags);
857         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
858
859         /*
860          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
861          * move the page to the unevictable list.
862          */
863         if (vm_flags & VM_LOCKED)
864                 return PAGEREF_RECLAIM;
865
866         if (referenced_ptes) {
867                 if (PageSwapBacked(page))
868                         return PAGEREF_ACTIVATE;
869                 /*
870                  * All mapped pages start out with page table
871                  * references from the instantiating fault, so we need
872                  * to look twice if a mapped file page is used more
873                  * than once.
874                  *
875                  * Mark it and spare it for another trip around the
876                  * inactive list.  Another page table reference will
877                  * lead to its activation.
878                  *
879                  * Note: the mark is set for activated pages as well
880                  * so that recently deactivated but used pages are
881                  * quickly recovered.
882                  */
883                 SetPageReferenced(page);
884
885                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
886                         return PAGEREF_ACTIVATE;
887
888                 /*
889                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
890                  */
891                 if (vm_flags & VM_EXEC)
892                         return PAGEREF_ACTIVATE;
893
894                 return PAGEREF_KEEP;
895         }
896
897         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
898         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
899                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
900
901         return PAGEREF_RECLAIM;
902 }
903
904 /* Check if a page is dirty or under writeback */
905 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
906                                        bool *dirty, bool *writeback)
907 {
908         struct address_space *mapping;
909
910         /*
911          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
912          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
913          */
914         if (!page_is_file_cache(page) ||
915             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
916                 *dirty = false;
917                 *writeback = false;
918                 return;
919         }
920
921         /* By default assume that the page flags are accurate */
922         *dirty = PageDirty(page);
923         *writeback = PageWriteback(page);
924
925         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
926         if (!page_has_private(page))
927                 return;
928
929         mapping = page_mapping(page);
930         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
931                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
932 }
933
934 struct reclaim_stat {
935         unsigned nr_dirty;
936         unsigned nr_unqueued_dirty;
937         unsigned nr_congested;
938         unsigned nr_writeback;
939         unsigned nr_immediate;
940         unsigned nr_activate;
941         unsigned nr_ref_keep;
942         unsigned nr_unmap_fail;
943 };
944
945 /*
946  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
947  */
948 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
949                                       struct pglist_data *pgdat,
950                                       struct scan_control *sc,
951                                       enum ttu_flags ttu_flags,
952                                       struct reclaim_stat *stat,
953                                       bool force_reclaim)
954 {
955         LIST_HEAD(ret_pages);
956         LIST_HEAD(free_pages);
957         int pgactivate = 0;
958         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
959         unsigned nr_dirty = 0;
960         unsigned nr_congested = 0;
961         unsigned nr_reclaimed = 0;
962         unsigned nr_writeback = 0;
963         unsigned nr_immediate = 0;
964         unsigned nr_ref_keep = 0;
965         unsigned nr_unmap_fail = 0;
966
967         cond_resched();
968
969         while (!list_empty(page_list)) {
970                 struct address_space *mapping;
971                 struct page *page;
972                 int may_enter_fs;
973                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
974                 bool dirty, writeback;
975
976                 cond_resched();
977
978                 page = lru_to_page(page_list);
979                 list_del(&page->lru);
980
981                 if (!trylock_page(page))
982                         goto keep;
983
984                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
985
986                 sc->nr_scanned++;
987
988                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
989                         goto activate_locked;
990
991                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
992                         goto keep_locked;
993
994                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
995                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
996                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
997                         sc->nr_scanned++;
998
999                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1000                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1001
1002                 /*
1003                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
1004                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1005                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1006                  * is all dirty unqueued pages.
1007                  */
1008                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1009                 if (dirty || writeback)
1010                         nr_dirty++;
1011
1012                 if (dirty && !writeback)
1013                         nr_unqueued_dirty++;
1014
1015                 /*
1016                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1017                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1018                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1019                  * end of the LRU a second time.
1020                  */
1021                 mapping = page_mapping(page);
1022                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1023                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1024                     (writeback && PageReclaim(page)))
1025                         nr_congested++;
1026
1027                 /*
1028                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1029                  * are three cases to consider.
1030                  *
1031                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1032                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1033                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1034                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1035                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1036                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1037                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1038                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1039                  *    caller can stall after page list has been processed.
1040                  *
1041                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1042                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1043                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1044                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1045                  *    reclaim and continue scanning.
1046                  *
1047                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1048                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1049                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1050                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1051                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1052                  *    would probably show more reasons.
1053                  *
1054                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1055                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1056                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1057                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1058                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1059                  *
1060                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1061                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1062                  * inactive list and refilling from the active list. The
1063                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1064                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1065                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1066                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1067                  * takes to write them to disk.
1068                  */
1069                 if (PageWriteback(page)) {
1070                         /* Case 1 above */
1071                         if (current_is_kswapd() &&
1072                             PageReclaim(page) &&
1073                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1074                                 nr_immediate++;
1075                                 goto activate_locked;
1076
1077                         /* Case 2 above */
1078                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1079                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1080                                 /*
1081                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1082                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1083                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1084                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1085                                  * enough to care.  What we do want is for this
1086                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1087                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1088                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1089                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1090                                  */
1091                                 SetPageReclaim(page);
1092                                 nr_writeback++;
1093                                 goto activate_locked;
1094
1095                         /* Case 3 above */
1096                         } else {
1097                                 unlock_page(page);
1098                                 wait_on_page_writeback(page);
1099                                 /* then go back and try same page again */
1100                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1101                                 continue;
1102                         }
1103                 }
1104
1105                 if (!force_reclaim)
1106                         references = page_check_references(page, sc);
1107
1108                 switch (references) {
1109                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1110                         goto activate_locked;
1111                 case PAGEREF_KEEP:
1112                         nr_ref_keep++;
1113                         goto keep_locked;
1114                 case PAGEREF_RECLAIM:
1115                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1116                         ; /* try to reclaim the page below */
1117                 }
1118
1119                 /*
1120                  * Anonymous process memory has backing store?
1121                  * Try to allocate it some swap space here.
1122                  * Lazyfree page could be freed directly
1123                  */
1124                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
1125                     !PageSwapCache(page)) {
1126                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1127                                 goto keep_locked;
1128                         if (!add_to_swap(page, page_list))
1129                                 goto activate_locked;
1130                         may_enter_fs = 1;
1131
1132                         /* Adding to swap updated mapping */
1133                         mapping = page_mapping(page);
1134                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1135                         /* Split file THP */
1136                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1137                                 goto keep_locked;
1138                 }
1139
1140                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(page), page);
1141
1142                 /*
1143                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1144                  * processes. Try to unmap it here.
1145                  */
1146                 if (page_mapped(page)) {
1147                         if (!try_to_unmap(page, ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH)) {
1148                                 nr_unmap_fail++;
1149                                 goto activate_locked;
1150                         }
1151                 }
1152
1153                 if (PageDirty(page)) {
1154                         /*
1155                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1156                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1157                          * injecting inefficient single-page IO into
1158                          * flusher writeback as much as possible: only
1159                          * write pages when we've encountered many
1160                          * dirty pages, and when we've already scanned
1161                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1162                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1163                          */
1164                         if (page_is_file_cache(page) &&
1165                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1166                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1167                                 /*
1168                                  * Immediately reclaim when written back.
1169                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1170                                  * except we already have the page isolated
1171                                  * and know it's dirty
1172                                  */
1173                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1174                                 SetPageReclaim(page);
1175
1176                                 goto activate_locked;
1177                         }
1178
1179                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1180                                 goto keep_locked;
1181                         if (!may_enter_fs)
1182                                 goto keep_locked;
1183                         if (!sc->may_writepage)
1184                                 goto keep_locked;
1185
1186                         /*
1187                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1188                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1189                          * starts and then write it out here.
1190                          */
1191                         try_to_unmap_flush_dirty();
1192                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1193                         case PAGE_KEEP:
1194                                 goto keep_locked;
1195                         case PAGE_ACTIVATE:
1196                                 goto activate_locked;
1197                         case PAGE_SUCCESS:
1198                                 if (PageWriteback(page))
1199                                         goto keep;
1200                                 if (PageDirty(page))
1201                                         goto keep;
1202
1203                                 /*
1204                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1205                                  * ahead and try to reclaim the page.
1206                                  */
1207                                 if (!trylock_page(page))
1208                                         goto keep;
1209                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1210                                         goto keep_locked;
1211                                 mapping = page_mapping(page);
1212                         case PAGE_CLEAN:
1213                                 ; /* try to free the page below */
1214                         }
1215                 }
1216
1217                 /*
1218                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1219                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1220                  * the page as well.
1221                  *
1222                  * We do this even if the page is PageDirty().
1223                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1224                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1225                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1226                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1227                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1228                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1229                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1230                  *
1231                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1232                  * the pages which were not successfully invalidated in
1233                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1234                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1235                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1236                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1237                  */
1238                 if (page_has_private(page)) {
1239                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1240                                 goto activate_locked;
1241                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1242                                 unlock_page(page);
1243                                 if (put_page_testzero(page))
1244                                         goto free_it;
1245                                 else {
1246                                         /*
1247                                          * rare race with speculative reference.
1248                                          * the speculative reference will free
1249                                          * this page shortly, so we may
1250                                          * increment nr_reclaimed here (and
1251                                          * leave it off the LRU).
1252                                          */
1253                                         nr_reclaimed++;
1254                                         continue;
1255                                 }
1256                         }
1257                 }
1258
1259                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1260                         /* follow __remove_mapping for reference */
1261                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1262                                 goto keep_locked;
1263                         if (PageDirty(page)) {
1264                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1265                                 goto keep_locked;
1266                         }
1267
1268                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1269                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1270                         goto keep_locked;
1271                 /*
1272                  * At this point, we have no other references and there is
1273                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1274                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1275                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1276                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1277                  */
1278                 __ClearPageLocked(page);
1279 free_it:
1280                 nr_reclaimed++;
1281
1282                 /*
1283                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1284                  * appear not as the counts should be low
1285                  */
1286                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1287                 continue;
1288
1289 activate_locked:
1290                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1291                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1292                                                 PageMlocked(page)))
1293                         try_to_free_swap(page);
1294                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1295                 if (!PageMlocked(page)) {
1296                         SetPageActive(page);
1297                         pgactivate++;
1298                 }
1299 keep_locked:
1300                 unlock_page(page);
1301 keep:
1302                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1303                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1304         }
1305
1306         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1307         try_to_unmap_flush();
1308         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1309
1310         list_splice(&ret_pages, page_list);
1311         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1312
1313         if (stat) {
1314                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1315                 stat->nr_congested = nr_congested;
1316                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1317                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1318                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1319                 stat->nr_activate = pgactivate;
1320                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1321                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1322         }
1323         return nr_reclaimed;
1324 }
1325
1326 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1327                                             struct list_head *page_list)
1328 {
1329         struct scan_control sc = {
1330                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1331                 .priority = DEF_PRIORITY,
1332                 .may_unmap = 1,
1333         };
1334         unsigned long ret;
1335         struct page *page, *next;
1336         LIST_HEAD(clean_pages);
1337
1338         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1339                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1340                     !__PageMovable(page)) {
1341                         ClearPageActive(page);
1342                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1343                 }
1344         }
1345
1346         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1347                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1348         list_splice(&clean_pages, page_list);
1349         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1350         return ret;
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1355  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1356  * freed elsewhere are also ignored.
1357  *
1358  * page:        page to consider
1359  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1360  *
1361  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1362  */
1363 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1364 {
1365         int ret = -EINVAL;
1366
1367         /* Only take pages on the LRU. */
1368         if (!PageLRU(page))
1369                 return ret;
1370
1371         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1372         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1373                 return ret;
1374
1375         ret = -EBUSY;
1376
1377         /*
1378          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1379          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1380          * blocking - clean pages for the most part.
1381          *
1382          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1383          * that it is possible to migrate without blocking
1384          */
1385         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1386                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1387                 if (PageWriteback(page))
1388                         return ret;
1389
1390                 if (PageDirty(page)) {
1391                         struct address_space *mapping;
1392
1393                         /*
1394                          * Only pages without mappings or that have a
1395                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1396                          * without blocking
1397                          */
1398                         mapping = page_mapping(page);
1399                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1400                                 return ret;
1401                 }
1402         }
1403
1404         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1405                 return ret;
1406
1407         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1408                 /*
1409                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1410                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1411                  * page release code relies on it.
1412                  */
1413                 ClearPageLRU(page);
1414                 ret = 0;
1415         }
1416
1417         return ret;
1418 }
1419
1420
1421 /*
1422  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1423  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1424  */
1425 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1426                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1427 {
1428         int zid;
1429
1430         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1431                 if (!nr_zone_taken[zid])
1432                         continue;
1433
1434                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1435 #ifdef CONFIG_MEMCG
1436                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1437 #endif
1438         }
1439
1440 }
1441
1442 /*
1443  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1444  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1445  * and working on them outside the LRU lock.
1446  *
1447  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1448  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1449  *
1450  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1451  *
1452  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1453  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1454  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1455  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1456  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1457  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1458  * @lru:        LRU list id for isolating
1459  *
1460  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1461  */
1462 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1463                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1464                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1465                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1466 {
1467         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1468         unsigned long nr_taken = 0;
1469         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1470         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1471         unsigned long skipped = 0;
1472         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1473         LIST_HEAD(pages_skipped);
1474
1475         scan = 0;
1476         for (total_scan = 0;
1477              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1478              total_scan++) {
1479                 struct page *page;
1480
1481                 page = lru_to_page(src);
1482                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1483
1484                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1485
1486                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1487                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1488                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1489                         continue;
1490                 }
1491
1492                 /*
1493                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1494                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1495                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1496                  * pages, triggering a premature OOM.
1497                  */
1498                 scan++;
1499                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1500                 case 0:
1501                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1502                         nr_taken += nr_pages;
1503                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1504                         list_move(&page->lru, dst);
1505                         break;
1506
1507                 case -EBUSY:
1508                         /* else it is being freed elsewhere */
1509                         list_move(&page->lru, src);
1510                         continue;
1511
1512                 default:
1513                         BUG();
1514                 }
1515         }
1516
1517         /*
1518          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1519          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1520          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1521          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1522          * system at risk of premature OOM.
1523          */
1524         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1525                 int zid;
1526
1527                 list_splice(&pages_skipped, src);
1528                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1529                         if (!nr_skipped[zid])
1530                                 continue;
1531
1532                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1533                         skipped += nr_skipped[zid];
1534                 }
1535         }
1536         *nr_scanned = total_scan;
1537         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1538                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1539         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1540         return nr_taken;
1541 }
1542
1543 /**
1544  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1545  * @page: page to isolate from its LRU list
1546  *
1547  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1548  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1549  *
1550  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1551  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1552  *
1553  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1554  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1555  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1556  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1557  *
1558  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1559  * found will be decremented.
1560  *
1561  * Restrictions:
1562  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1563  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1564  *     without a stable reference).
1565  * (2) the lru_lock must not be held.
1566  * (3) interrupts must be enabled.
1567  */
1568 int isolate_lru_page(struct page *page)
1569 {
1570         int ret = -EBUSY;
1571
1572         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1573         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1574
1575         if (PageLRU(page)) {
1576                 struct zone *zone = page_zone(page);
1577                 struct lruvec *lruvec;
1578
1579                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1580                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1581                 if (PageLRU(page)) {
1582                         int lru = page_lru(page);
1583                         get_page(page);
1584                         ClearPageLRU(page);
1585                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1586                         ret = 0;
1587                 }
1588                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1589         }
1590         return ret;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1595  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1596  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1597  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1598  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1599  */
1600 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1601                 struct scan_control *sc)
1602 {
1603         unsigned long inactive, isolated;
1604
1605         if (current_is_kswapd())
1606                 return 0;
1607
1608         if (!sane_reclaim(sc))
1609                 return 0;
1610
1611         if (file) {
1612                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1613                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1614         } else {
1615                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1616                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1617         }
1618
1619         /*
1620          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1621          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1622          * deadlock.
1623          */
1624         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1625                 inactive >>= 3;
1626
1627         return isolated > inactive;
1628 }
1629
1630 static noinline_for_stack void
1631 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1632 {
1633         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1634         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1635         LIST_HEAD(pages_to_free);
1636
1637         /*
1638          * Put back any unfreeable pages.
1639          */
1640         while (!list_empty(page_list)) {
1641                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1642                 int lru;
1643
1644                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1645                 list_del(&page->lru);
1646                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1647                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1648                         putback_lru_page(page);
1649                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1650                         continue;
1651                 }
1652
1653                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1654
1655                 SetPageLRU(page);
1656                 lru = page_lru(page);
1657                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1658
1659                 if (is_active_lru(lru)) {
1660                         int file = is_file_lru(lru);
1661                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1662                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1663                 }
1664                 if (put_page_testzero(page)) {
1665                         __ClearPageLRU(page);
1666                         __ClearPageActive(page);
1667                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1668
1669                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1670                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1671                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1672                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1673                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1674                         } else
1675                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1676                 }
1677         }
1678
1679         /*
1680          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1681          */
1682         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1683 }
1684
1685 /*
1686  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1687  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1688  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1689  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1690  */
1691 static int current_may_throttle(void)
1692 {
1693         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1694                 current->backing_dev_info == NULL ||
1695                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1700  * of reclaimed pages
1701  */
1702 static noinline_for_stack unsigned long
1703 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1704                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1705 {
1706         LIST_HEAD(page_list);
1707         unsigned long nr_scanned;
1708         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1709         unsigned long nr_taken;
1710         struct reclaim_stat stat = {};
1711         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1712         int file = is_file_lru(lru);
1713         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1714         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1715
1716         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1717                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1718
1719                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1720                 if (fatal_signal_pending(current))
1721                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1722         }
1723
1724         lru_add_drain();
1725
1726         if (!sc->may_unmap)
1727                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1728
1729         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1730
1731         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1732                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1733
1734         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1735         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1736
1737         if (global_reclaim(sc)) {
1738                 if (current_is_kswapd())
1739                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1740                 else
1741                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1742         }
1743         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1744
1745         if (nr_taken == 0)
1746                 return 0;
1747
1748         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1749                                 &stat, false);
1750
1751         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1752
1753         if (global_reclaim(sc)) {
1754                 if (current_is_kswapd())
1755                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1756                 else
1757                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1758         }
1759
1760         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1761
1762         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1763
1764         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1765
1766         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1767         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1768
1769         /*
1770          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1771          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1772          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1773          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1774          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1775          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1776          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1777          * same way balance_dirty_pages() manages.
1778          *
1779          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1780          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1781          * are encountered in the nr_immediate check below.
1782          */
1783         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1784                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1785
1786         /*
1787          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1788          * stalling here.
1789          */
1790         if (sane_reclaim(sc)) {
1791                 /*
1792                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1793                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1794                  */
1795                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1796                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1797
1798                 /*
1799                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1800                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1801                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1802                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1803                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1804                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1805                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1806                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1807                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1808                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1809                  */
1810                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1811                         wakeup_flusher_threads(0, WB_REASON_VMSCAN);
1812                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1813                 }
1814
1815                 /*
1816                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1817                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1818                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1819                  * they are written so also forcibly stall.
1820                  */
1821                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1822                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1823         }
1824
1825         /*
1826          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1827          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1828          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1829          */
1830         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1831             current_may_throttle())
1832                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1833
1834         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1835                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1836                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1837                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1838                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1839                         stat.nr_unmap_fail,
1840                         sc->priority, file);
1841         return nr_reclaimed;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1846  *
1847  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1848  * processes, from rmap.
1849  *
1850  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1851  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1852  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1853  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1854  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1855  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1856  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1857  *
1858  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1859  * But we had to alter page->flags anyway.
1860  *
1861  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1862  */
1863
1864 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1865                                      struct list_head *list,
1866                                      struct list_head *pages_to_free,
1867                                      enum lru_list lru)
1868 {
1869         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1870         struct page *page;
1871         int nr_pages;
1872         int nr_moved = 0;
1873
1874         while (!list_empty(list)) {
1875                 page = lru_to_page(list);
1876                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1877
1878                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1879                 SetPageLRU(page);
1880
1881                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1882                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1883                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1884
1885                 if (put_page_testzero(page)) {
1886                         __ClearPageLRU(page);
1887                         __ClearPageActive(page);
1888                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1889
1890                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1891                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1892                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1893                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1894                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1895                         } else
1896                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1897                 } else {
1898                         nr_moved += nr_pages;
1899                 }
1900         }
1901
1902         if (!is_active_lru(lru))
1903                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1904
1905         return nr_moved;
1906 }
1907
1908 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1909                                struct lruvec *lruvec,
1910                                struct scan_control *sc,
1911                                enum lru_list lru)
1912 {
1913         unsigned long nr_taken;
1914         unsigned long nr_scanned;
1915         unsigned long vm_flags;
1916         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1917         LIST_HEAD(l_active);
1918         LIST_HEAD(l_inactive);
1919         struct page *page;
1920         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1921         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1922         unsigned nr_rotated = 0;
1923         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1924         int file = is_file_lru(lru);
1925         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1926
1927         lru_add_drain();
1928
1929         if (!sc->may_unmap)
1930                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1931
1932         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1933
1934         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1935                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1936
1937         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1938         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1939
1940         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1941
1942         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1943
1944         while (!list_empty(&l_hold)) {
1945                 cond_resched();
1946                 page = lru_to_page(&l_hold);
1947                 list_del(&page->lru);
1948
1949                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1950                         putback_lru_page(page);
1951                         continue;
1952                 }
1953
1954                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1955                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1956                                 if (page_has_private(page))
1957                                         try_to_release_page(page, 0);
1958                                 unlock_page(page);
1959                         }
1960                 }
1961
1962                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1963                                     &vm_flags)) {
1964                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1965                         /*
1966                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1967                          * give them one more trip around the active list. So
1968                          * that executable code get better chances to stay in
1969                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1970                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1971                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1972                          * so we ignore them here.
1973                          */
1974                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1975                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1976                                 continue;
1977                         }
1978                 }
1979
1980                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1981                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1982         }
1983
1984         /*
1985          * Move pages back to the lru list.
1986          */
1987         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1988         /*
1989          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1990          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1991          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1992          * get_scan_count.
1993          */
1994         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1995
1996         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1997         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1998         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1999         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2000
2001         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2002         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
2003         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2004                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2005 }
2006
2007 /*
2008  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2009  * to do too much work.
2010  *
2011  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2012  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2013  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2014  *
2015  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2016  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2017  *
2018  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2019  *
2020  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2021  * on this LRU, maintained by the pageout code. A zone->inactive_ratio
2022  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2023  *
2024  * total     target    max
2025  * memory    ratio     inactive
2026  * -------------------------------------
2027  *   10MB       1         5MB
2028  *  100MB       1        50MB
2029  *    1GB       3       250MB
2030  *   10GB      10       0.9GB
2031  *  100GB      31         3GB
2032  *    1TB     101        10GB
2033  *   10TB     320        32GB
2034  */
2035 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2036                                  struct mem_cgroup *memcg,
2037                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2038 {
2039         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2040         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2041         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2042         unsigned long inactive, active;
2043         unsigned long inactive_ratio;
2044         unsigned long refaults;
2045         unsigned long gb;
2046
2047         /*
2048          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2049          * is pointless.
2050          */
2051         if (!file && !total_swap_pages)
2052                 return false;
2053
2054         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2055         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2056
2057         if (memcg)
2058                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2059         else
2060                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2061
2062         /*
2063          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2064          * is being established. Disable active list protection to get
2065          * rid of the stale workingset quickly.
2066          */
2067         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2068                 inactive_ratio = 0;
2069         } else {
2070                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2071                 if (gb)
2072                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2073                 else
2074                         inactive_ratio = 1;
2075         }
2076
2077         if (actual_reclaim)
2078                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2079                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2080                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2081                         inactive_ratio, file);
2082
2083         return inactive * inactive_ratio < active;
2084 }
2085
2086 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2087                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2088                                  struct scan_control *sc)
2089 {
2090         if (is_active_lru(lru)) {
2091                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2092                                          memcg, sc, true))
2093                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2094                 return 0;
2095         }
2096
2097         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2098 }
2099
2100 enum scan_balance {
2101         SCAN_EQUAL,
2102         SCAN_FRACT,
2103         SCAN_ANON,
2104         SCAN_FILE,
2105 };
2106
2107 /*
2108  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2109  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2110  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2111  * onto the active list instead of evict.
2112  *
2113  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2114  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2115  */
2116 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2117                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2118                            unsigned long *lru_pages)
2119 {
2120         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2121         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2122         u64 fraction[2];
2123         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2124         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2125         unsigned long anon_prio, file_prio;
2126         enum scan_balance scan_balance;
2127         unsigned long anon, file;
2128         unsigned long ap, fp;
2129         enum lru_list lru;
2130
2131         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2132         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2133                 scan_balance = SCAN_FILE;
2134                 goto out;
2135         }
2136
2137         /*
2138          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2139          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2140          * disable swapping for individual groups completely when
2141          * using the memory controller's swap limit feature would be
2142          * too expensive.
2143          */
2144         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2145                 scan_balance = SCAN_FILE;
2146                 goto out;
2147         }
2148
2149         /*
2150          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2151          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2152          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2153          */
2154         if (!sc->priority && swappiness) {
2155                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2156                 goto out;
2157         }
2158
2159         /*
2160          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2161          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2162          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2163          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2164          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2165          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2166          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2167          */
2168         if (global_reclaim(sc)) {
2169                 unsigned long pgdatfile;
2170                 unsigned long pgdatfree;
2171                 int z;
2172                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2173
2174                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2175                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2176                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2177
2178                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2179                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2180                         if (!managed_zone(zone))
2181                                 continue;
2182
2183                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2184                 }
2185
2186                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2187                         scan_balance = SCAN_ANON;
2188                         goto out;
2189                 }
2190         }
2191
2192         /*
2193          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2194          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2195          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2196          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2197          * Without the second condition we could end up never scanning an
2198          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2199          * system is under heavy pressure.
2200          */
2201         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2202             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2203                 scan_balance = SCAN_FILE;
2204                 goto out;
2205         }
2206
2207         scan_balance = SCAN_FRACT;
2208
2209         /*
2210          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2211          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2212          */
2213         anon_prio = swappiness;
2214         file_prio = 200 - anon_prio;
2215
2216         /*
2217          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2218          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2219          * ratios to determine how valuable each cache is.
2220          *
2221          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2222          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2223          * up weighing recent references more than old ones.
2224          *
2225          * anon in [0], file in [1]
2226          */
2227
2228         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2229                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2230         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2231                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2232
2233         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2234         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2235                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2236                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2237         }
2238
2239         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2240                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2241                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2242         }
2243
2244         /*
2245          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2246          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2247          * each list that were recently referenced and in active use.
2248          */
2249         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2250         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2251
2252         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2253         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2254         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2255
2256         fraction[0] = ap;
2257         fraction[1] = fp;
2258         denominator = ap + fp + 1;
2259 out:
2260         *lru_pages = 0;
2261         for_each_evictable_lru(lru) {
2262                 int file = is_file_lru(lru);
2263                 unsigned long size;
2264                 unsigned long scan;
2265
2266                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2267                 scan = size >> sc->priority;
2268                 /*
2269                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2270                  * scrape out the remaining cache.
2271                  */
2272                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2273                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2274
2275                 switch (scan_balance) {
2276                 case SCAN_EQUAL:
2277                         /* Scan lists relative to size */
2278                         break;
2279                 case SCAN_FRACT:
2280                         /*
2281                          * Scan types proportional to swappiness and
2282                          * their relative recent reclaim efficiency.
2283                          */
2284                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2285                                          denominator);
2286                         break;
2287                 case SCAN_FILE:
2288                 case SCAN_ANON:
2289                         /* Scan one type exclusively */
2290                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2291                                 size = 0;
2292                                 scan = 0;
2293                         }
2294                         break;
2295                 default:
2296                         /* Look ma, no brain */
2297                         BUG();
2298                 }
2299
2300                 *lru_pages += size;
2301                 nr[lru] = scan;
2302         }
2303 }
2304
2305 /*
2306  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2307  */
2308 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2309                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2310 {
2311         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2312         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2313         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2314         unsigned long nr_to_scan;
2315         enum lru_list lru;
2316         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2317         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2318         struct blk_plug plug;
2319         bool scan_adjusted;
2320
2321         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2322
2323         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2324         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2325
2326         /*
2327          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2328          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2329          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2330          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2331          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2332          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2333          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2334          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2335          * dropped to zero at the first pass.
2336          */
2337         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2338                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2339
2340         blk_start_plug(&plug);
2341         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2342                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2343                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2344                 unsigned long nr_scanned;
2345
2346                 for_each_evictable_lru(lru) {
2347                         if (nr[lru]) {
2348                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2349                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2350
2351                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2352                                                             lruvec, memcg, sc);
2353                         }
2354                 }
2355
2356                 cond_resched();
2357
2358                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2359                         continue;
2360
2361                 /*
2362                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2363                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2364                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2365                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2366                  * proportional to the original scan target.
2367                  */
2368                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2369                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2370
2371                 /*
2372                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2373                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2374                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2375                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2376                  */
2377                 if (!nr_file || !nr_anon)
2378                         break;
2379
2380                 if (nr_file > nr_anon) {
2381                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2382                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2383                         lru = LRU_BASE;
2384                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2385                 } else {
2386                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2387                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2388                         lru = LRU_FILE;
2389                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2390                 }
2391
2392                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2393                 nr[lru] = 0;
2394                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2395
2396                 /*
2397                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2398                  * scan target and the percentage scanning already complete
2399                  */
2400                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2401                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2402                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2403                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2404
2405                 lru += LRU_ACTIVE;
2406                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2407                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2408                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2409
2410                 scan_adjusted = true;
2411         }
2412         blk_finish_plug(&plug);
2413         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2414
2415         /*
2416          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2417          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2418          */
2419         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2420                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2421                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2422 }
2423
2424 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2425 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2426 {
2427         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2428                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2429                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2430                 return true;
2431
2432         return false;
2433 }
2434
2435 /*
2436  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2437  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2438  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2439  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2440  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2441  */
2442 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2443                                         unsigned long nr_reclaimed,
2444                                         unsigned long nr_scanned,
2445                                         struct scan_control *sc)
2446 {
2447         unsigned long pages_for_compaction;
2448         unsigned long inactive_lru_pages;
2449         int z;
2450
2451         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2452         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2453                 return false;
2454
2455         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2456         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2457                 /*
2458                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2459                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2460                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2461                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2462                  */
2463                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2464                         return false;
2465         } else {
2466                 /*
2467                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2468                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2469                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2470                  * pages that were scanned. This will return to the
2471                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2472                  * the resulting allocation attempt fails
2473                  */
2474                 if (!nr_reclaimed)
2475                         return false;
2476         }
2477
2478         /*
2479          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2480          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2481          */
2482         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2483         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2484         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2485                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2486         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2487                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2488                 return true;
2489
2490         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2491         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2492                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2493                 if (!managed_zone(zone))
2494                         continue;
2495
2496                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2497                 case COMPACT_SUCCESS:
2498                 case COMPACT_CONTINUE:
2499                         return false;
2500                 default:
2501                         /* check next zone */
2502                         ;
2503                 }
2504         }
2505         return true;
2506 }
2507
2508 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2509 {
2510         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2511         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2512         bool reclaimable = false;
2513
2514         do {
2515                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2516                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2517                         .pgdat = pgdat,
2518                         .priority = sc->priority,
2519                 };
2520                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2521                 struct mem_cgroup *memcg;
2522
2523                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2524                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2525
2526                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2527                 do {
2528                         unsigned long lru_pages;
2529                         unsigned long reclaimed;
2530                         unsigned long scanned;
2531
2532                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2533                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2534                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2535                                         continue;
2536                                 }
2537                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2538                         }
2539
2540                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2541                         scanned = sc->nr_scanned;
2542
2543                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2544                         node_lru_pages += lru_pages;
2545
2546                         if (memcg)
2547                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2548                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2549                                             lru_pages);
2550
2551                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2552                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2553                                    sc->nr_scanned - scanned,
2554                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2555
2556                         /*
2557                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2558                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2559                          * node.
2560                          *
2561                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2562                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2563                          * retry with decreasing priority if one round over the
2564                          * whole hierarchy is not sufficient.
2565                          */
2566                         if (!global_reclaim(sc) &&
2567                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2568                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2569                                 break;
2570                         }
2571                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2572
2573                 /*
2574                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2575                  * the eligible LRU pages were scanned.
2576                  */
2577                 if (global_reclaim(sc))
2578                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2579                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2580                                     node_lru_pages);
2581
2582                 if (reclaim_state) {
2583                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2584                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2585                 }
2586
2587                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2588                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2589                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2590                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2591
2592                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2593                         reclaimable = true;
2594
2595         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2596                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2597
2598         /*
2599          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2600          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2601          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2602          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2603          */
2604         if (reclaimable)
2605                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2606
2607         return reclaimable;
2608 }
2609
2610 /*
2611  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2612  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2613  * should reclaim first.
2614  */
2615 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2616 {
2617         unsigned long watermark;
2618         enum compact_result suitable;
2619
2620         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2621         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2622                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2623                 return true;
2624         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2625                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2626                 return false;
2627
2628         /*
2629          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2630          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2631          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2632          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2633          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2634          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2635          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2636          */
2637         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2638
2639         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2640 }
2641
2642 /*
2643  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2644  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2645  * request.
2646  *
2647  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2648  * scan then give up on it.
2649  */
2650 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2651 {
2652         struct zoneref *z;
2653         struct zone *zone;
2654         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2655         unsigned long nr_soft_scanned;
2656         gfp_t orig_mask;
2657         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2658
2659         /*
2660          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2661          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2662          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2663          */
2664         orig_mask = sc->gfp_mask;
2665         if (buffer_heads_over_limit) {
2666                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2667                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2668         }
2669
2670         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2671                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2672                 /*
2673                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2674                  * to global LRU.
2675                  */
2676                 if (global_reclaim(sc)) {
2677                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2678                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2679                                 continue;
2680
2681                         /*
2682                          * If we already have plenty of memory free for
2683                          * compaction in this zone, don't free any more.
2684                          * Even though compaction is invoked for any
2685                          * non-zero order, only frequent costly order
2686                          * reclamation is disruptive enough to become a
2687                          * noticeable problem, like transparent huge
2688                          * page allocations.
2689                          */
2690                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2691                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2692                             compaction_ready(zone, sc)) {
2693                                 sc->compaction_ready = true;
2694                                 continue;
2695                         }
2696
2697                         /*
2698                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2699                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2700                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2701                          * the user prefers lower zones being preserved.
2702                          */
2703                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2704                                 continue;
2705
2706                         /*
2707                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2708                          * and returns the number of reclaimed pages and
2709                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2710                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2711                          */
2712                         nr_soft_scanned = 0;
2713                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2714                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2715                                                 &nr_soft_scanned);
2716                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2717                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2718                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2719                 }
2720
2721                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2722                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2723                         continue;
2724                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2725                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2726         }
2727
2728         /*
2729          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2730          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2731          */
2732         sc->gfp_mask = orig_mask;
2733 }
2734
2735 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2736 {
2737         struct mem_cgroup *memcg;
2738
2739         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2740         do {
2741                 unsigned long refaults;
2742                 struct lruvec *lruvec;
2743
2744                 if (memcg)
2745                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2746                 else
2747                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2748
2749                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2750                 lruvec->refaults = refaults;
2751         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2752 }
2753
2754 /*
2755  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2756  *
2757  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2758  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2759  *
2760  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2761  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2762  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2763  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2764  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2765  * work, and the allocation attempt will fail.
2766  *
2767  * returns:     0, if no pages reclaimed
2768  *              else, the number of pages reclaimed
2769  */
2770 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2771                                           struct scan_control *sc)
2772 {
2773         int initial_priority = sc->priority;
2774         pg_data_t *last_pgdat;
2775         struct zoneref *z;
2776         struct zone *zone;
2777 retry:
2778         delayacct_freepages_start();
2779
2780         if (global_reclaim(sc))
2781                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2782
2783         do {
2784                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2785                                 sc->priority);
2786                 sc->nr_scanned = 0;
2787                 shrink_zones(zonelist, sc);
2788
2789                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2790                         break;
2791
2792                 if (sc->compaction_ready)
2793                         break;
2794
2795                 /*
2796                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2797                  * writepage even in laptop mode.
2798                  */
2799                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2800                         sc->may_writepage = 1;
2801         } while (--sc->priority >= 0);
2802
2803         last_pgdat = NULL;
2804         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2805                                         sc->nodemask) {
2806                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2807                         continue;
2808                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2809                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2810         }
2811
2812         delayacct_freepages_end();
2813
2814         if (sc->nr_reclaimed)
2815                 return sc->nr_reclaimed;
2816
2817         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2818         if (sc->compaction_ready)
2819                 return 1;
2820
2821         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2822         if (sc->memcg_low_skipped) {
2823                 sc->priority = initial_priority;
2824                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2825                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2826                 goto retry;
2827         }
2828
2829         return 0;
2830 }
2831
2832 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2833 {
2834         struct zone *zone;
2835         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2836         unsigned long free_pages = 0;
2837         int i;
2838         bool wmark_ok;
2839
2840         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2841                 return true;
2842
2843         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2844                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2845                 if (!managed_zone(zone))
2846                         continue;
2847
2848                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2849                         continue;
2850
2851                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2852                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2853         }
2854
2855         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2856         if (!pfmemalloc_reserve)
2857                 return true;
2858
2859         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2860
2861         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2862         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2863                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2864                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2865                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2866         }
2867
2868         return wmark_ok;
2869 }
2870
2871 /*
2872  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2873  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2874  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2875  * when the low watermark is reached.
2876  *
2877  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2878  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2879  */
2880 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2881                                         nodemask_t *nodemask)
2882 {
2883         struct zoneref *z;
2884         struct zone *zone;
2885         pg_data_t *pgdat = NULL;
2886
2887         /*
2888          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2889          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2890          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2891          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2892          * processes to block on log_wait_commit().
2893          */
2894         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2895                 goto out;
2896
2897         /*
2898          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2899          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2900          */
2901         if (fatal_signal_pending(current))
2902                 goto out;
2903
2904         /*
2905          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2906          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2907          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2908          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2909          *
2910          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2911          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2912          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2913          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2914          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2915          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2916          * should make reasonable progress.
2917          */
2918         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2919                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2920                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2921                         continue;
2922
2923                 /* Throttle based on the first usable node */
2924                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2925                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2926                         goto out;
2927                 break;
2928         }
2929
2930         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2931         if (!pgdat)
2932                 goto out;
2933
2934         /* Account for the throttling */
2935         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2936
2937         /*
2938          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2939          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2940          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2941          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2942          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2943          * second before continuing.
2944          */
2945         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2946                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2947                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
2948
2949                 goto check_pending;
2950         }
2951
2952         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2953         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2954                 allow_direct_reclaim(pgdat));
2955
2956 check_pending:
2957         if (fatal_signal_pending(current))
2958                 return true;
2959
2960 out:
2961         return false;
2962 }
2963
2964 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2965                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2966 {
2967         unsigned long nr_reclaimed;
2968         struct scan_control sc = {
2969                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2970                 .gfp_mask = (gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask)),
2971                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
2972                 .order = order,
2973                 .nodemask = nodemask,
2974                 .priority = DEF_PRIORITY,
2975                 .may_writepage = !laptop_mode,
2976                 .may_unmap = 1,
2977                 .may_swap = 1,
2978         };
2979
2980         /*
2981          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2982          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2983          * point.
2984          */
2985         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2986                 return 1;
2987
2988         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2989                                 sc.may_writepage,
2990                                 gfp_mask,
2991                                 sc.reclaim_idx);
2992
2993         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2994
2995         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2996
2997         return nr_reclaimed;
2998 }
2999
3000 #ifdef CONFIG_MEMCG
3001
3002 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3003                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3004                                                 pg_data_t *pgdat,
3005                                                 unsigned long *nr_scanned)
3006 {
3007         struct scan_control sc = {
3008                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3009                 .target_mem_cgroup = memcg,
3010                 .may_writepage = !laptop_mode,
3011                 .may_unmap = 1,
3012                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3013                 .may_swap = !noswap,
3014         };
3015         unsigned long lru_pages;
3016
3017         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3018                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3019
3020         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3021                                                       sc.may_writepage,
3022                                                       sc.gfp_mask,
3023                                                       sc.reclaim_idx);
3024
3025         /*
3026          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3027          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3028          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3029          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3030          * the priority and make it zero.
3031          */
3032         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3033
3034         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3035
3036         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3037         return sc.nr_reclaimed;
3038 }
3039
3040 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3041                                            unsigned long nr_pages,
3042                                            gfp_t gfp_mask,
3043                                            bool may_swap)
3044 {
3045         struct zonelist *zonelist;
3046         unsigned long nr_reclaimed;
3047         int nid;
3048         unsigned int noreclaim_flag;
3049         struct scan_control sc = {
3050                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3051                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3052                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3053                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3054                 .target_mem_cgroup = memcg,
3055                 .priority = DEF_PRIORITY,
3056                 .may_writepage = !laptop_mode,
3057                 .may_unmap = 1,
3058                 .may_swap = may_swap,
3059         };
3060
3061         /*
3062          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3063          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3064          * scan does not need to be the current node.
3065          */
3066         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3067
3068         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3069
3070         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3071                                             sc.may_writepage,
3072                                             sc.gfp_mask,
3073                                             sc.reclaim_idx);
3074
3075         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3076         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3077         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3078
3079         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3080
3081         return nr_reclaimed;
3082 }
3083 #endif
3084
3085 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3086                                 struct scan_control *sc)
3087 {
3088         struct mem_cgroup *memcg;
3089
3090         if (!total_swap_pages)
3091                 return;
3092
3093         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3094         do {
3095                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3096
3097                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3098                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3099                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3100
3101                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3102         } while (memcg);
3103 }
3104
3105 /*
3106  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3107  * and classzone_idx
3108  */
3109 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3110 {
3111         int i;
3112         unsigned long mark = -1;
3113         struct zone *zone;
3114
3115         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3116                 zone = pgdat->node_zones + i;
3117
3118                 if (!managed_zone(zone))
3119                         continue;
3120
3121                 mark = high_wmark_pages(zone);
3122                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3123                         return true;
3124         }
3125
3126         /*
3127          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3128          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3129          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3130          */
3131         if (mark == -1)
3132                 return true;
3133
3134         return false;
3135 }
3136
3137 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3138 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3139 {
3140         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3141         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3142         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3147  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3148  *
3149  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3150  */
3151 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3152 {
3153         /*
3154          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3155          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3156          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3157          * throttled. There is also a potential race if processes get
3158          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3159          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3160          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3161          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3162          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3163          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3164          * that here we are under prepare_to_wait().
3165          */
3166         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3167                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3168
3169         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3170         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3171                 return true;
3172
3173         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3174                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3175                 return true;
3176         }
3177
3178         return false;
3179 }
3180
3181 /*
3182  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3183  * zone that is currently unbalanced.
3184  *
3185  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3186  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3187  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3188  */
3189 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3190                                struct scan_control *sc)
3191 {
3192         struct zone *zone;
3193         int z;
3194
3195         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3196         sc->nr_to_reclaim = 0;
3197         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3198                 zone = pgdat->node_zones + z;
3199                 if (!managed_zone(zone))
3200                         continue;
3201
3202                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3203         }
3204
3205         /*
3206          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3207          * now pressure is applied based on node LRU order.
3208          */
3209         shrink_node(pgdat, sc);
3210
3211         /*
3212          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3213          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3214          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3215          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3216          * can direct reclaim/compact.
3217          */
3218         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3219                 sc->order = 0;
3220
3221         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3222 }
3223
3224 /*
3225  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3226  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3227  * balanced.
3228  *
3229  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3230  *
3231  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3232  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3233  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3234  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3235  * balanced.
3236  */
3237 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3238 {
3239         int i;
3240         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3241         unsigned long nr_soft_scanned;
3242         struct zone *zone;
3243         struct scan_control sc = {
3244                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3245                 .order = order,
3246                 .priority = DEF_PRIORITY,
3247                 .may_writepage = !laptop_mode,
3248                 .may_unmap = 1,
3249                 .may_swap = 1,
3250         };
3251         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3252
3253         do {
3254                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3255                 bool raise_priority = true;
3256
3257                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3258
3259                 /*
3260                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3261                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3262                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3263                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3264                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3265                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3266                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3267                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3268                  */
3269                 if (buffer_heads_over_limit) {
3270                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3271                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3272                                 if (!managed_zone(zone))
3273                                         continue;
3274
3275                                 sc.reclaim_idx = i;
3276                                 break;
3277                         }
3278                 }
3279
3280                 /*
3281                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3282                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3283                  * have adjusted it.
3284                  */
3285                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3286                         goto out;
3287
3288                 /*
3289                  * Do some background aging of the anon list, to give
3290                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3291                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3292                  * about consistent aging.
3293                  */
3294                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3295
3296                 /*
3297                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3298                  * even in laptop mode.
3299                  */
3300                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3301                         sc.may_writepage = 1;
3302
3303                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3304                 sc.nr_scanned = 0;
3305                 nr_soft_scanned = 0;
3306                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3307                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3308                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3309
3310                 /*
3311                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3312                  * enough pages are already being scanned that that high
3313                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3314                  */
3315                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3316                         raise_priority = false;
3317
3318                 /*
3319                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3320                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3321                  * able to safely make forward progress. Wake them
3322                  */
3323                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3324                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3325                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3326
3327                 /* Check if kswapd should be suspending */
3328                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3329                         break;
3330
3331                 /*
3332                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3333                  * progress in reclaiming pages
3334                  */
3335                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3336                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3337                         sc.priority--;
3338         } while (sc.priority >= 1);
3339
3340         if (!sc.nr_reclaimed)
3341                 pgdat->kswapd_failures++;
3342
3343 out:
3344         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3345         /*
3346          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3347          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3348          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3349          * remain at the higher level.
3350          */
3351         return sc.order;
3352 }
3353
3354 /*
3355  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3356  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3357  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3358  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3359  * was recently woke for.
3360  */
3361 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3362                                            enum zone_type classzone_idx)
3363 {
3364         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3365                 return classzone_idx;
3366
3367         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3368 }
3369
3370 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3371                                 unsigned int classzone_idx)
3372 {
3373         long remaining = 0;
3374         DEFINE_WAIT(wait);
3375
3376         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3377                 return;
3378
3379         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3380
3381         /*
3382          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3383          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3384          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3385          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3386          * succeed.
3387          */
3388         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3389                 /*
3390                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3391                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3392                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3393                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3394                  */
3395                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3396
3397                 /*
3398                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3399                  * allocation of the requested order possible.
3400                  */
3401                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3402
3403                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3404
3405                 /*
3406                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3407                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3408                  * the previous request that slept prematurely.
3409                  */
3410                 if (remaining) {
3411                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3412                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3413                 }
3414
3415                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3416                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3417         }
3418
3419         /*
3420          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3421          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3422          */
3423         if (!remaining &&
3424             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3425                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3426
3427                 /*
3428                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3429                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3430                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3431                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3432                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3433                  * them before going back to sleep.
3434                  */
3435                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3436
3437                 if (!kthread_should_stop())
3438                         schedule();
3439
3440                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3441         } else {
3442                 if (remaining)
3443                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3444                 else
3445                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3446         }
3447         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3448 }
3449
3450 /*
3451  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3452  * from the init process.
3453  *
3454  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3455  * free memory available even if there is no other activity
3456  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3457  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3458  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3459  *
3460  * If there are applications that are active memory-allocators
3461  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3462  */
3463 static int kswapd(void *p)
3464 {
3465         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3466         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3467         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3468         struct task_struct *tsk = current;
3469
3470         struct reclaim_state reclaim_state = {
3471                 .reclaimed_slab = 0,
3472         };
3473         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3474
3475         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3476
3477         if (!cpumask_empty(cpumask))
3478                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3479         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3480
3481         /*
3482          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3483          * and that if we need more memory we should get access to it
3484          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3485          * never get caught in the normal page freeing logic.
3486          *
3487          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3488          * you need a small amount of memory in order to be able to
3489          * page out something else, and this flag essentially protects
3490          * us from recursively trying to free more memory as we're
3491          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3492          */
3493         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3494         set_freezable();
3495
3496         pgdat->kswapd_order = 0;
3497         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3498         for ( ; ; ) {
3499                 bool ret;
3500
3501                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3502                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3503
3504 kswapd_try_sleep:
3505                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3506                                         classzone_idx);
3507
3508                 /* Read the new order and classzone_idx */
3509                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3510                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3511                 pgdat->kswapd_order = 0;
3512                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3513
3514                 ret = try_to_freeze();
3515                 if (kthread_should_stop())
3516                         break;
3517
3518                 /*
3519                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3520                  * after returning from the refrigerator
3521                  */
3522                 if (ret)
3523                         continue;
3524
3525                 /*
3526                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3527                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3528                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3529                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3530                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3531                  * request (alloc_order).
3532                  */
3533                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3534                                                 alloc_order);
3535                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3536                 if (reclaim_order < alloc_order)
3537                         goto kswapd_try_sleep;
3538         }
3539
3540         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3541         current->reclaim_state = NULL;
3542         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3543
3544         return 0;
3545 }
3546
3547 /*
3548  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3549  */
3550 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3551 {
3552         pg_data_t *pgdat;
3553
3554         if (!managed_zone(zone))
3555                 return;
3556
3557         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3558                 return;
3559         pgdat = zone->zone_pgdat;
3560         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3561                                                            classzone_idx);
3562         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3563         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3564                 return;
3565
3566         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3567         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3568                 return;
3569
3570         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3571                 return;
3572
3573         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3574         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3575 }
3576
3577 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3578 /*
3579  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3580  * freed pages.
3581  *
3582  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3583  * LRU order by reclaiming preferentially
3584  * inactive > active > active referenced > active mapped
3585  */
3586 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3587 {
3588         struct reclaim_state reclaim_state;
3589         struct scan_control sc = {
3590                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3591                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3592                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3593                 .priority = DEF_PRIORITY,
3594                 .may_writepage = 1,
3595                 .may_unmap = 1,
3596                 .may_swap = 1,
3597                 .hibernation_mode = 1,
3598         };
3599         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3600         struct task_struct *p = current;
3601         unsigned long nr_reclaimed;
3602         unsigned int noreclaim_flag;
3603
3604         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3605         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3606         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3607         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3608
3609         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3610
3611         p->reclaim_state = NULL;
3612         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3613         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3614
3615         return nr_reclaimed;
3616 }
3617 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3618
3619 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3620    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3621    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3622    restore their cpu bindings. */
3623 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3624 {
3625         int nid;
3626
3627         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3628                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3629                 const struct cpumask *mask;
3630
3631                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3632
3633                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3634                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3635                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3636         }
3637         return 0;
3638 }
3639
3640 /*
3641  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3642  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3643  */
3644 int kswapd_run(int nid)
3645 {
3646         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3647         int ret = 0;
3648
3649         if (pgdat->kswapd)
3650                 return 0;
3651
3652         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3653         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3654                 /* failure at boot is fatal */
3655                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3656                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3657                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3658                 pgdat->kswapd = NULL;
3659         }
3660         return ret;
3661 }
3662
3663 /*
3664  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3665  * hold mem_hotplug_begin/end().
3666  */
3667 void kswapd_stop(int nid)
3668 {
3669         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3670
3671         if (kswapd) {
3672                 kthread_stop(kswapd);
3673                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3674         }
3675 }
3676
3677 static int __init kswapd_init(void)
3678 {
3679         int nid, ret;
3680
3681         swap_setup();
3682         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3683                 kswapd_run(nid);
3684         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3685                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3686                                         NULL);
3687         WARN_ON(ret < 0);
3688         return 0;
3689 }
3690
3691 module_init(kswapd_init)
3692
3693 #ifdef CONFIG_NUMA
3694 /*
3695  * Node reclaim mode
3696  *
3697  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3698  * the watermarks.
3699  */
3700 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3701
3702 #define RECLAIM_OFF 0
3703 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3704 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3705 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3706
3707 /*
3708  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3709  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3710  * a zone.
3711  */
3712 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3713
3714 /*
3715  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3716  * occur.
3717  */
3718 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3719
3720 /*
3721  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3722  * slab reclaim needs to occur.
3723  */
3724 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3725
3726 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3727 {
3728         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3729         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3730                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3731
3732         /*
3733          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3734          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3735          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3736          */
3737         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3738 }
3739
3740 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3741 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3742 {
3743         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3744         unsigned long delta = 0;
3745
3746         /*
3747          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3748          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3749          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3750          * a better estimate
3751          */
3752         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3753                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3754         else
3755                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3756
3757         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3758         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3759                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3760
3761         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3762         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3763                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3764
3765         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3766 }
3767
3768 /*
3769  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3770  */
3771 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3772 {
3773         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3774         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3775         struct task_struct *p = current;
3776         struct reclaim_state reclaim_state;
3777         int classzone_idx = gfp_zone(gfp_mask);
3778         unsigned int noreclaim_flag;
3779         struct scan_control sc = {
3780                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3781                 .gfp_mask = (gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask)),
3782                 .order = order,
3783                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3784                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3785                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3786                 .may_swap = 1,
3787                 .reclaim_idx = classzone_idx,
3788         };
3789
3790         cond_resched();
3791         /*
3792          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3793          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3794          * and RECLAIM_UNMAP.
3795          */
3796         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3797         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3798         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3799         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3800         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3801
3802         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3803                 /*
3804                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3805                  * priorities until we have enough memory freed.
3806                  */
3807                 do {
3808                         shrink_node(pgdat, &sc);
3809                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3810         }
3811
3812         p->reclaim_state = NULL;
3813         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3814         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3815         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3816         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3817 }
3818
3819 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3820 {
3821         int ret;
3822
3823         /*
3824          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3825          * slab pages if we are over the defined limits.
3826          *
3827          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3828          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3829          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3830          * if less than a specified percentage of the node is used by
3831          * unmapped file backed pages.
3832          */
3833         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3834             sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3835                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3836
3837         /*
3838          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3839          */
3840         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3841                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3842
3843         /*
3844          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3845          * have associated processors. This will favor the local processor
3846          * over remote processors and spread off node memory allocations
3847          * as wide as possible.
3848          */
3849         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3850                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3851
3852         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3853                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3854
3855         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3856         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3857
3858         if (!ret)
3859                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3860
3861         return ret;
3862 }
3863 #endif
3864
3865 /*
3866  * page_evictable - test whether a page is evictable
3867  * @page: the page to test
3868  *
3869  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3870  * lists vs unevictable list.
3871  *
3872  * Reasons page might not be evictable:
3873  * (1) page's mapping marked unevictable
3874  * (2) page is part of an mlocked VMA
3875  *
3876  */
3877 int page_evictable(struct page *page)
3878 {
3879         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3880 }
3881
3882 #ifdef CONFIG_SHMEM
3883 /**
3884  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3885  * @pages:      array of pages to check
3886  * @nr_pages:   number of pages to check
3887  *
3888  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3889  *
3890  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3891  */
3892 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3893 {
3894         struct lruvec *lruvec;
3895         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3896         int pgscanned = 0;
3897         int pgrescued = 0;
3898         int i;
3899
3900         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3901                 struct page *page = pages[i];
3902                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3903
3904                 pgscanned++;
3905                 if (pagepgdat != pgdat) {
3906                         if (pgdat)
3907                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3908                         pgdat = pagepgdat;
3909                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3910                 }
3911                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3912
3913                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3914                         continue;
3915
3916                 if (page_evictable(page)) {
3917                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3918
3919                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3920                         ClearPageUnevictable(page);
3921                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3922                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3923                         pgrescued++;
3924                 }
3925         }
3926
3927         if (pgdat) {
3928                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3929                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3930                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3931         }
3932 }
3933 #endif /* CONFIG_SHMEM */