Merge branch 'x86-cleanups-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /*
92          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
93          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
94          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
95          */
96         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
97         unsigned int memcg_low_skipped:1;
98
99         unsigned int hibernation_mode:1;
100
101         /* One of the zones is ready for compaction */
102         unsigned int compaction_ready:1;
103
104         /* Allocation order */
105         s8 order;
106
107         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
108         s8 priority;
109
110         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
111         s8 reclaim_idx;
112
113         /* This context's GFP mask */
114         gfp_t gfp_mask;
115
116         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
117         unsigned long nr_scanned;
118
119         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
120         unsigned long nr_reclaimed;
121
122         struct {
123                 unsigned int dirty;
124                 unsigned int unqueued_dirty;
125                 unsigned int congested;
126                 unsigned int writeback;
127                 unsigned int immediate;
128                 unsigned int file_taken;
129                 unsigned int taken;
130         } nr;
131 };
132
133 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
134 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
135         do {                                                            \
136                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
137                         struct page *prev;                              \
138                                                                         \
139                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
140                         prefetch(&prev->_field);                        \
141                 }                                                       \
142         } while (0)
143 #else
144 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
145 #endif
146
147 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
148 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
149         do {                                                            \
150                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
151                         struct page *prev;                              \
152                                                                         \
153                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
154                         prefetchw(&prev->_field);                       \
155                 }                                                       \
156         } while (0)
157 #else
158 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
159 #endif
160
161 /*
162  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
163  */
164 int vm_swappiness = 60;
165 /*
166  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
167  * zones.
168  */
169 unsigned long vm_total_pages;
170
171 static LIST_HEAD(shrinker_list);
172 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
173
174 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
175
176 /*
177  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
178  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
179  * for the shrinker, since we don't want to impose
180  * restrictions on their internal registration order.
181  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
182  * bit is set in the shrinkers map.
183  *
184  * This value is used by the function to detect registering
185  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
186  */
187 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
188
189 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
190 static int shrinker_nr_max;
191
192 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
193 {
194         int id, ret = -ENOMEM;
195
196         down_write(&shrinker_rwsem);
197         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
198         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
199         if (id < 0)
200                 goto unlock;
201
202         if (id >= shrinker_nr_max) {
203                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
204                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
205                         goto unlock;
206                 }
207
208                 shrinker_nr_max = id + 1;
209         }
210         shrinker->id = id;
211         ret = 0;
212 unlock:
213         up_write(&shrinker_rwsem);
214         return ret;
215 }
216
217 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
218 {
219         int id = shrinker->id;
220
221         BUG_ON(id < 0);
222
223         down_write(&shrinker_rwsem);
224         idr_remove(&shrinker_idr, id);
225         up_write(&shrinker_rwsem);
226 }
227 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
228 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
229 {
230         return 0;
231 }
232
233 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
234 {
235 }
236 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
237
238 #ifdef CONFIG_MEMCG
239 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
240 {
241         return !sc->target_mem_cgroup;
242 }
243
244 /**
245  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
246  * @sc: scan_control in question
247  *
248  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
249  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
250  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
251  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
252  * allocation and configurability.
253  *
254  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
255  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
256  */
257 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
258 {
259         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
260
261         if (!memcg)
262                 return true;
263 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
264         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
265                 return true;
266 #endif
267         return false;
268 }
269
270 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
271                                 struct mem_cgroup *memcg,
272                                 bool congested)
273 {
274         struct mem_cgroup_per_node *mn;
275
276         if (!memcg)
277                 return;
278
279         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
280         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
281 }
282
283 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
284                         struct mem_cgroup *memcg)
285 {
286         struct mem_cgroup_per_node *mn;
287
288         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
289         return READ_ONCE(mn->congested);
290
291 }
292 #else
293 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
294 {
295         return true;
296 }
297
298 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
299 {
300         return true;
301 }
302
303 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
304                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
305 {
306 }
307
308 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
309                         struct mem_cgroup *memcg)
310 {
311         return false;
312
313 }
314 #endif
315
316 /*
317  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
318  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
319  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
320  */
321 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
322 {
323         unsigned long nr;
324
325         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
326                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
327         if (get_nr_swap_pages() > 0)
328                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
329                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
330
331         return nr;
332 }
333
334 /**
335  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
336  * @lruvec: lru vector
337  * @lru: lru to use
338  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
339  */
340 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
341 {
342         unsigned long lru_size;
343         int zid;
344
345         if (!mem_cgroup_disabled())
346                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
347         else
348                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
349
350         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
351                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
352                 unsigned long size;
353
354                 if (!managed_zone(zone))
355                         continue;
356
357                 if (!mem_cgroup_disabled())
358                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
359                 else
360                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
361                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
362                 lru_size -= min(size, lru_size);
363         }
364
365         return lru_size;
366
367 }
368
369 /*
370  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
371  */
372 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
373 {
374         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
375
376         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
377                 size *= nr_node_ids;
378
379         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
380         if (!shrinker->nr_deferred)
381                 return -ENOMEM;
382
383         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
384                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
385                         goto free_deferred;
386         }
387
388         return 0;
389
390 free_deferred:
391         kfree(shrinker->nr_deferred);
392         shrinker->nr_deferred = NULL;
393         return -ENOMEM;
394 }
395
396 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
397 {
398         if (!shrinker->nr_deferred)
399                 return;
400
401         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
402                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
403
404         kfree(shrinker->nr_deferred);
405         shrinker->nr_deferred = NULL;
406 }
407
408 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
409 {
410         down_write(&shrinker_rwsem);
411         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
412 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
413         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
414                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
415 #endif
416         up_write(&shrinker_rwsem);
417 }
418
419 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
420 {
421         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
422
423         if (err)
424                 return err;
425         register_shrinker_prepared(shrinker);
426         return 0;
427 }
428 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
429
430 /*
431  * Remove one
432  */
433 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
434 {
435         if (!shrinker->nr_deferred)
436                 return;
437         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
438                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
439         down_write(&shrinker_rwsem);
440         list_del(&shrinker->list);
441         up_write(&shrinker_rwsem);
442         kfree(shrinker->nr_deferred);
443         shrinker->nr_deferred = NULL;
444 }
445 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
446
447 #define SHRINK_BATCH 128
448
449 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
450                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
451 {
452         unsigned long freed = 0;
453         unsigned long long delta;
454         long total_scan;
455         long freeable;
456         long nr;
457         long new_nr;
458         int nid = shrinkctl->nid;
459         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
460                                           : SHRINK_BATCH;
461         long scanned = 0, next_deferred;
462
463         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
464                 nid = 0;
465
466         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
467         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
468                 return freeable;
469
470         /*
471          * copy the current shrinker scan count into a local variable
472          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
473          * don't also do this scanning work.
474          */
475         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
476
477         total_scan = nr;
478         if (shrinker->seeks) {
479                 delta = freeable >> priority;
480                 delta *= 4;
481                 do_div(delta, shrinker->seeks);
482         } else {
483                 /*
484                  * These objects don't require any IO to create. Trim
485                  * them aggressively under memory pressure to keep
486                  * them from causing refetches in the IO caches.
487                  */
488                 delta = freeable / 2;
489         }
490
491         /*
492          * Make sure we apply some minimal pressure on default priority
493          * even on small cgroups. Stale objects are not only consuming memory
494          * by themselves, but can also hold a reference to a dying cgroup,
495          * preventing it from being reclaimed. A dying cgroup with all
496          * corresponding structures like per-cpu stats and kmem caches
497          * can be really big, so it may lead to a significant waste of memory.
498          */
499         delta = max_t(unsigned long long, delta, min(freeable, batch_size));
500
501         total_scan += delta;
502         if (total_scan < 0) {
503                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
504                        shrinker->scan_objects, total_scan);
505                 total_scan = freeable;
506                 next_deferred = nr;
507         } else
508                 next_deferred = total_scan;
509
510         /*
511          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
512          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
513          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
514          * nr being built up so when a shrink that can do some work
515          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
516          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
517          * memory.
518          *
519          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
520          * a large delta change is calculated directly.
521          */
522         if (delta < freeable / 4)
523                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
524
525         /*
526          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
527          * never try to free more than twice the estimate number of
528          * freeable entries.
529          */
530         if (total_scan > freeable * 2)
531                 total_scan = freeable * 2;
532
533         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
534                                    freeable, delta, total_scan, priority);
535
536         /*
537          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
538          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
539          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
540          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
541          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
542          * objects spread over several slabs with usage less than the
543          * batch_size.
544          *
545          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
546          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
547          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
548          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
549          * possible.
550          */
551         while (total_scan >= batch_size ||
552                total_scan >= freeable) {
553                 unsigned long ret;
554                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
555
556                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
557                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
558                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
559                 if (ret == SHRINK_STOP)
560                         break;
561                 freed += ret;
562
563                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
564                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
565                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
566
567                 cond_resched();
568         }
569
570         if (next_deferred >= scanned)
571                 next_deferred -= scanned;
572         else
573                 next_deferred = 0;
574         /*
575          * move the unused scan count back into the shrinker in a
576          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
577          * scan, there is no need to do an update.
578          */
579         if (next_deferred > 0)
580                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
581                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
582         else
583                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
584
585         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
586         return freed;
587 }
588
589 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
590 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
591                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
592 {
593         struct memcg_shrinker_map *map;
594         unsigned long ret, freed = 0;
595         int i;
596
597         if (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg))
598                 return 0;
599
600         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
601                 return 0;
602
603         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
604                                         true);
605         if (unlikely(!map))
606                 goto unlock;
607
608         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
609                 struct shrink_control sc = {
610                         .gfp_mask = gfp_mask,
611                         .nid = nid,
612                         .memcg = memcg,
613                 };
614                 struct shrinker *shrinker;
615
616                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
617                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
618                         if (!shrinker)
619                                 clear_bit(i, map->map);
620                         continue;
621                 }
622
623                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
624                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
625                         clear_bit(i, map->map);
626                         /*
627                          * After the shrinker reported that it had no objects to
628                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
629                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
630                          * added. To make sure, we have the bit set in this
631                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
632                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
633                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
634                          * memcg_set_shrinker_bit():
635                          *
636                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
637                          *   list_add_tail()    clear_bit()
638                          *   <MB>               <MB>
639                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
640                          */
641                         smp_mb__after_atomic();
642                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
643                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
644                                 ret = 0;
645                         else
646                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
647                 }
648                 freed += ret;
649
650                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
651                         freed = freed ? : 1;
652                         break;
653                 }
654         }
655 unlock:
656         up_read(&shrinker_rwsem);
657         return freed;
658 }
659 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
660 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
661                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
662 {
663         return 0;
664 }
665 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
666
667 /**
668  * shrink_slab - shrink slab caches
669  * @gfp_mask: allocation context
670  * @nid: node whose slab caches to target
671  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
672  * @priority: the reclaim priority
673  *
674  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
675  *
676  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
677  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
678  *
679  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
680  * are called only if it is the root cgroup.
681  *
682  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
683  * in order to get the scan target.
684  *
685  * Returns the number of reclaimed slab objects.
686  */
687 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
688                                  struct mem_cgroup *memcg,
689                                  int priority)
690 {
691         unsigned long ret, freed = 0;
692         struct shrinker *shrinker;
693
694         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
695                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
696
697         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
698                 goto out;
699
700         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
701                 struct shrink_control sc = {
702                         .gfp_mask = gfp_mask,
703                         .nid = nid,
704                         .memcg = memcg,
705                 };
706
707                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
708                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
709                         ret = 0;
710                 freed += ret;
711                 /*
712                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
713                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
714                  * by parallel ongoing shrinking.
715                  */
716                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
717                         freed = freed ? : 1;
718                         break;
719                 }
720         }
721
722         up_read(&shrinker_rwsem);
723 out:
724         cond_resched();
725         return freed;
726 }
727
728 void drop_slab_node(int nid)
729 {
730         unsigned long freed;
731
732         do {
733                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
734
735                 freed = 0;
736                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
737                 do {
738                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
739                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
740         } while (freed > 10);
741 }
742
743 void drop_slab(void)
744 {
745         int nid;
746
747         for_each_online_node(nid)
748                 drop_slab_node(nid);
749 }
750
751 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
752 {
753         /*
754          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
755          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
756          * heads at page->private.
757          */
758         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
759                 HPAGE_PMD_NR : 1;
760         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
761 }
762
763 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
764 {
765         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
766                 return 1;
767         if (!inode_write_congested(inode))
768                 return 1;
769         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
770                 return 1;
771         return 0;
772 }
773
774 /*
775  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
776  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
777  * fsync(), msync() or close().
778  *
779  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
780  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
781  * that page is locked, the mapping is pinned.
782  *
783  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
784  * __GFP_FS.
785  */
786 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
787                                 struct page *page, int error)
788 {
789         lock_page(page);
790         if (page_mapping(page) == mapping)
791                 mapping_set_error(mapping, error);
792         unlock_page(page);
793 }
794
795 /* possible outcome of pageout() */
796 typedef enum {
797         /* failed to write page out, page is locked */
798         PAGE_KEEP,
799         /* move page to the active list, page is locked */
800         PAGE_ACTIVATE,
801         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
802         PAGE_SUCCESS,
803         /* page is clean and locked */
804         PAGE_CLEAN,
805 } pageout_t;
806
807 /*
808  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
809  * Calls ->writepage().
810  */
811 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
812                          struct scan_control *sc)
813 {
814         /*
815          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
816          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
817          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
818          * stalls if we need to run get_block().  We could test
819          * PagePrivate for that.
820          *
821          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
822          * this page's queue, we can perform writeback even if that
823          * will block.
824          *
825          * If the page is swapcache, write it back even if that would
826          * block, for some throttling. This happens by accident, because
827          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
828          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
829          */
830         if (!is_page_cache_freeable(page))
831                 return PAGE_KEEP;
832         if (!mapping) {
833                 /*
834                  * Some data journaling orphaned pages can have
835                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
836                  */
837                 if (page_has_private(page)) {
838                         if (try_to_free_buffers(page)) {
839                                 ClearPageDirty(page);
840                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
841                                 return PAGE_CLEAN;
842                         }
843                 }
844                 return PAGE_KEEP;
845         }
846         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
847                 return PAGE_ACTIVATE;
848         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
849                 return PAGE_KEEP;
850
851         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
852                 int res;
853                 struct writeback_control wbc = {
854                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
855                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
856                         .range_start = 0,
857                         .range_end = LLONG_MAX,
858                         .for_reclaim = 1,
859                 };
860
861                 SetPageReclaim(page);
862                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
863                 if (res < 0)
864                         handle_write_error(mapping, page, res);
865                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
866                         ClearPageReclaim(page);
867                         return PAGE_ACTIVATE;
868                 }
869
870                 if (!PageWriteback(page)) {
871                         /* synchronous write or broken a_ops? */
872                         ClearPageReclaim(page);
873                 }
874                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
875                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
876                 return PAGE_SUCCESS;
877         }
878
879         return PAGE_CLEAN;
880 }
881
882 /*
883  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
884  * gets returned with a refcount of 0.
885  */
886 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
887                             bool reclaimed)
888 {
889         unsigned long flags;
890         int refcount;
891
892         BUG_ON(!PageLocked(page));
893         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
894
895         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
896         /*
897          * The non racy check for a busy page.
898          *
899          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
900          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
901          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
902          * here, then the following race may occur:
903          *
904          * get_user_pages(&page);
905          * [user mapping goes away]
906          * write_to(page);
907          *                              !PageDirty(page)    [good]
908          * SetPageDirty(page);
909          * put_page(page);
910          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
911          *
912          * [oops, our write_to data is lost]
913          *
914          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
915          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
916          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
917          *
918          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
919          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
920          */
921         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
922                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
923         else
924                 refcount = 2;
925         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
926                 goto cannot_free;
927         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
928         if (unlikely(PageDirty(page))) {
929                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
930                 goto cannot_free;
931         }
932
933         if (PageSwapCache(page)) {
934                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
935                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
936                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
937                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
938                 put_swap_page(page, swap);
939         } else {
940                 void (*freepage)(struct page *);
941                 void *shadow = NULL;
942
943                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
944                 /*
945                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
946                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
947                  *
948                  * But don't store shadows in an address space that is
949                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
950                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
951                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
952                  * back.
953                  *
954                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
955                  * only page cache pages found in these are zero pages
956                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
957                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
958                  * same address_space.
959                  */
960                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
961                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
962                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
963                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
964                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
965
966                 if (freepage != NULL)
967                         freepage(page);
968         }
969
970         return 1;
971
972 cannot_free:
973         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
974         return 0;
975 }
976
977 /*
978  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
979  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
980  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
981  * this page.
982  */
983 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
984 {
985         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
986                 /*
987                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
988                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
989                  * atomic operation.
990                  */
991                 page_ref_unfreeze(page, 1);
992                 return 1;
993         }
994         return 0;
995 }
996
997 /**
998  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
999  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1000  *
1001  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1002  * Page may still be unevictable for other reasons.
1003  *
1004  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1005  */
1006 void putback_lru_page(struct page *page)
1007 {
1008         lru_cache_add(page);
1009         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1010 }
1011
1012 enum page_references {
1013         PAGEREF_RECLAIM,
1014         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1015         PAGEREF_KEEP,
1016         PAGEREF_ACTIVATE,
1017 };
1018
1019 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1020                                                   struct scan_control *sc)
1021 {
1022         int referenced_ptes, referenced_page;
1023         unsigned long vm_flags;
1024
1025         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1026                                           &vm_flags);
1027         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1028
1029         /*
1030          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1031          * move the page to the unevictable list.
1032          */
1033         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1034                 return PAGEREF_RECLAIM;
1035
1036         if (referenced_ptes) {
1037                 if (PageSwapBacked(page))
1038                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1039                 /*
1040                  * All mapped pages start out with page table
1041                  * references from the instantiating fault, so we need
1042                  * to look twice if a mapped file page is used more
1043                  * than once.
1044                  *
1045                  * Mark it and spare it for another trip around the
1046                  * inactive list.  Another page table reference will
1047                  * lead to its activation.
1048                  *
1049                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1050                  * so that recently deactivated but used pages are
1051                  * quickly recovered.
1052                  */
1053                 SetPageReferenced(page);
1054
1055                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1056                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1057
1058                 /*
1059                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1060                  */
1061                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1062                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1063
1064                 return PAGEREF_KEEP;
1065         }
1066
1067         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1068         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1069                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1070
1071         return PAGEREF_RECLAIM;
1072 }
1073
1074 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1075 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1076                                        bool *dirty, bool *writeback)
1077 {
1078         struct address_space *mapping;
1079
1080         /*
1081          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1082          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1083          */
1084         if (!page_is_file_cache(page) ||
1085             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1086                 *dirty = false;
1087                 *writeback = false;
1088                 return;
1089         }
1090
1091         /* By default assume that the page flags are accurate */
1092         *dirty = PageDirty(page);
1093         *writeback = PageWriteback(page);
1094
1095         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1096         if (!page_has_private(page))
1097                 return;
1098
1099         mapping = page_mapping(page);
1100         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1101                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1102 }
1103
1104 /*
1105  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1106  */
1107 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1108                                       struct pglist_data *pgdat,
1109                                       struct scan_control *sc,
1110                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1111                                       struct reclaim_stat *stat,
1112                                       bool force_reclaim)
1113 {
1114         LIST_HEAD(ret_pages);
1115         LIST_HEAD(free_pages);
1116         int pgactivate = 0;
1117         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
1118         unsigned nr_dirty = 0;
1119         unsigned nr_congested = 0;
1120         unsigned nr_reclaimed = 0;
1121         unsigned nr_writeback = 0;
1122         unsigned nr_immediate = 0;
1123         unsigned nr_ref_keep = 0;
1124         unsigned nr_unmap_fail = 0;
1125
1126         cond_resched();
1127
1128         while (!list_empty(page_list)) {
1129                 struct address_space *mapping;
1130                 struct page *page;
1131                 int may_enter_fs;
1132                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1133                 bool dirty, writeback;
1134
1135                 cond_resched();
1136
1137                 page = lru_to_page(page_list);
1138                 list_del(&page->lru);
1139
1140                 if (!trylock_page(page))
1141                         goto keep;
1142
1143                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1144
1145                 sc->nr_scanned++;
1146
1147                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1148                         goto activate_locked;
1149
1150                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1151                         goto keep_locked;
1152
1153                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1154                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1155                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1156                         sc->nr_scanned++;
1157
1158                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1159                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1160
1161                 /*
1162                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1163                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1164                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1165                  * is all dirty unqueued pages.
1166                  */
1167                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1168                 if (dirty || writeback)
1169                         nr_dirty++;
1170
1171                 if (dirty && !writeback)
1172                         nr_unqueued_dirty++;
1173
1174                 /*
1175                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1176                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1177                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1178                  * end of the LRU a second time.
1179                  */
1180                 mapping = page_mapping(page);
1181                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1182                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1183                     (writeback && PageReclaim(page)))
1184                         nr_congested++;
1185
1186                 /*
1187                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1188                  * are three cases to consider.
1189                  *
1190                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1191                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1192                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1193                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1194                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1195                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1196                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1197                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1198                  *    caller can stall after page list has been processed.
1199                  *
1200                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1201                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1202                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1203                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1204                  *    reclaim and continue scanning.
1205                  *
1206                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1207                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1208                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1209                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1210                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1211                  *    would probably show more reasons.
1212                  *
1213                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1214                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1215                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1216                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1217                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1218                  *
1219                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1220                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1221                  * inactive list and refilling from the active list. The
1222                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1223                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1224                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1225                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1226                  * takes to write them to disk.
1227                  */
1228                 if (PageWriteback(page)) {
1229                         /* Case 1 above */
1230                         if (current_is_kswapd() &&
1231                             PageReclaim(page) &&
1232                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1233                                 nr_immediate++;
1234                                 goto activate_locked;
1235
1236                         /* Case 2 above */
1237                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1238                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1239                                 /*
1240                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1241                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1242                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1243                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1244                                  * enough to care.  What we do want is for this
1245                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1246                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1247                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1248                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1249                                  */
1250                                 SetPageReclaim(page);
1251                                 nr_writeback++;
1252                                 goto activate_locked;
1253
1254                         /* Case 3 above */
1255                         } else {
1256                                 unlock_page(page);
1257                                 wait_on_page_writeback(page);
1258                                 /* then go back and try same page again */
1259                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1260                                 continue;
1261                         }
1262                 }
1263
1264                 if (!force_reclaim)
1265                         references = page_check_references(page, sc);
1266
1267                 switch (references) {
1268                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1269                         goto activate_locked;
1270                 case PAGEREF_KEEP:
1271                         nr_ref_keep++;
1272                         goto keep_locked;
1273                 case PAGEREF_RECLAIM:
1274                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1275                         ; /* try to reclaim the page below */
1276                 }
1277
1278                 /*
1279                  * Anonymous process memory has backing store?
1280                  * Try to allocate it some swap space here.
1281                  * Lazyfree page could be freed directly
1282                  */
1283                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1284                         if (!PageSwapCache(page)) {
1285                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1286                                         goto keep_locked;
1287                                 if (PageTransHuge(page)) {
1288                                         /* cannot split THP, skip it */
1289                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1290                                                 goto activate_locked;
1291                                         /*
1292                                          * Split pages without a PMD map right
1293                                          * away. Chances are some or all of the
1294                                          * tail pages can be freed without IO.
1295                                          */
1296                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1297                                             split_huge_page_to_list(page,
1298                                                                     page_list))
1299                                                 goto activate_locked;
1300                                 }
1301                                 if (!add_to_swap(page)) {
1302                                         if (!PageTransHuge(page))
1303                                                 goto activate_locked;
1304                                         /* Fallback to swap normal pages */
1305                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1306                                                                     page_list))
1307                                                 goto activate_locked;
1308 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1309                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1310 #endif
1311                                         if (!add_to_swap(page))
1312                                                 goto activate_locked;
1313                                 }
1314
1315                                 may_enter_fs = 1;
1316
1317                                 /* Adding to swap updated mapping */
1318                                 mapping = page_mapping(page);
1319                         }
1320                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1321                         /* Split file THP */
1322                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1323                                 goto keep_locked;
1324                 }
1325
1326                 /*
1327                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1328                  * processes. Try to unmap it here.
1329                  */
1330                 if (page_mapped(page)) {
1331                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1332
1333                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1334                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1335                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1336                                 nr_unmap_fail++;
1337                                 goto activate_locked;
1338                         }
1339                 }
1340
1341                 if (PageDirty(page)) {
1342                         /*
1343                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1344                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1345                          * injecting inefficient single-page IO into
1346                          * flusher writeback as much as possible: only
1347                          * write pages when we've encountered many
1348                          * dirty pages, and when we've already scanned
1349                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1350                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1351                          */
1352                         if (page_is_file_cache(page) &&
1353                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1354                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1355                                 /*
1356                                  * Immediately reclaim when written back.
1357                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1358                                  * except we already have the page isolated
1359                                  * and know it's dirty
1360                                  */
1361                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1362                                 SetPageReclaim(page);
1363
1364                                 goto activate_locked;
1365                         }
1366
1367                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1368                                 goto keep_locked;
1369                         if (!may_enter_fs)
1370                                 goto keep_locked;
1371                         if (!sc->may_writepage)
1372                                 goto keep_locked;
1373
1374                         /*
1375                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1376                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1377                          * starts and then write it out here.
1378                          */
1379                         try_to_unmap_flush_dirty();
1380                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1381                         case PAGE_KEEP:
1382                                 goto keep_locked;
1383                         case PAGE_ACTIVATE:
1384                                 goto activate_locked;
1385                         case PAGE_SUCCESS:
1386                                 if (PageWriteback(page))
1387                                         goto keep;
1388                                 if (PageDirty(page))
1389                                         goto keep;
1390
1391                                 /*
1392                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1393                                  * ahead and try to reclaim the page.
1394                                  */
1395                                 if (!trylock_page(page))
1396                                         goto keep;
1397                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1398                                         goto keep_locked;
1399                                 mapping = page_mapping(page);
1400                         case PAGE_CLEAN:
1401                                 ; /* try to free the page below */
1402                         }
1403                 }
1404
1405                 /*
1406                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1407                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1408                  * the page as well.
1409                  *
1410                  * We do this even if the page is PageDirty().
1411                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1412                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1413                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1414                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1415                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1416                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1417                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1418                  *
1419                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1420                  * the pages which were not successfully invalidated in
1421                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1422                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1423                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1424                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1425                  */
1426                 if (page_has_private(page)) {
1427                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1428                                 goto activate_locked;
1429                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1430                                 unlock_page(page);
1431                                 if (put_page_testzero(page))
1432                                         goto free_it;
1433                                 else {
1434                                         /*
1435                                          * rare race with speculative reference.
1436                                          * the speculative reference will free
1437                                          * this page shortly, so we may
1438                                          * increment nr_reclaimed here (and
1439                                          * leave it off the LRU).
1440                                          */
1441                                         nr_reclaimed++;
1442                                         continue;
1443                                 }
1444                         }
1445                 }
1446
1447                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1448                         /* follow __remove_mapping for reference */
1449                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1450                                 goto keep_locked;
1451                         if (PageDirty(page)) {
1452                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1453                                 goto keep_locked;
1454                         }
1455
1456                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1457                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1458                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1459                         goto keep_locked;
1460                 /*
1461                  * At this point, we have no other references and there is
1462                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1463                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1464                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1465                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1466                  */
1467                 __ClearPageLocked(page);
1468 free_it:
1469                 nr_reclaimed++;
1470
1471                 /*
1472                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1473                  * appear not as the counts should be low
1474                  */
1475                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1476                         mem_cgroup_uncharge(page);
1477                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1478                 } else
1479                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1480                 continue;
1481
1482 activate_locked:
1483                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1484                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1485                                                 PageMlocked(page)))
1486                         try_to_free_swap(page);
1487                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1488                 if (!PageMlocked(page)) {
1489                         SetPageActive(page);
1490                         pgactivate++;
1491                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1492                 }
1493 keep_locked:
1494                 unlock_page(page);
1495 keep:
1496                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1497                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1498         }
1499
1500         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1501         try_to_unmap_flush();
1502         free_unref_page_list(&free_pages);
1503
1504         list_splice(&ret_pages, page_list);
1505         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1506
1507         if (stat) {
1508                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1509                 stat->nr_congested = nr_congested;
1510                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1511                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1512                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1513                 stat->nr_activate = pgactivate;
1514                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1515                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1516         }
1517         return nr_reclaimed;
1518 }
1519
1520 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1521                                             struct list_head *page_list)
1522 {
1523         struct scan_control sc = {
1524                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1525                 .priority = DEF_PRIORITY,
1526                 .may_unmap = 1,
1527         };
1528         unsigned long ret;
1529         struct page *page, *next;
1530         LIST_HEAD(clean_pages);
1531
1532         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1533                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1534                     !__PageMovable(page)) {
1535                         ClearPageActive(page);
1536                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1537                 }
1538         }
1539
1540         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1541                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1542         list_splice(&clean_pages, page_list);
1543         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1544         return ret;
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1549  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1550  * freed elsewhere are also ignored.
1551  *
1552  * page:        page to consider
1553  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1554  *
1555  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1556  */
1557 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1558 {
1559         int ret = -EINVAL;
1560
1561         /* Only take pages on the LRU. */
1562         if (!PageLRU(page))
1563                 return ret;
1564
1565         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1566         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1567                 return ret;
1568
1569         ret = -EBUSY;
1570
1571         /*
1572          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1573          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1574          * blocking - clean pages for the most part.
1575          *
1576          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1577          * that it is possible to migrate without blocking
1578          */
1579         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1580                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1581                 if (PageWriteback(page))
1582                         return ret;
1583
1584                 if (PageDirty(page)) {
1585                         struct address_space *mapping;
1586                         bool migrate_dirty;
1587
1588                         /*
1589                          * Only pages without mappings or that have a
1590                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1591                          * without blocking. However, we can be racing with
1592                          * truncation so it's necessary to lock the page
1593                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1594                          * the page lock until after the page is removed
1595                          * from the page cache.
1596                          */
1597                         if (!trylock_page(page))
1598                                 return ret;
1599
1600                         mapping = page_mapping(page);
1601                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1602                         unlock_page(page);
1603                         if (!migrate_dirty)
1604                                 return ret;
1605                 }
1606         }
1607
1608         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1609                 return ret;
1610
1611         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1612                 /*
1613                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1614                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1615                  * page release code relies on it.
1616                  */
1617                 ClearPageLRU(page);
1618                 ret = 0;
1619         }
1620
1621         return ret;
1622 }
1623
1624
1625 /*
1626  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1627  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1628  */
1629 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1630                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1631 {
1632         int zid;
1633
1634         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1635                 if (!nr_zone_taken[zid])
1636                         continue;
1637
1638                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1639 #ifdef CONFIG_MEMCG
1640                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1641 #endif
1642         }
1643
1644 }
1645
1646 /*
1647  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1648  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1649  * and working on them outside the LRU lock.
1650  *
1651  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1652  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1653  *
1654  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1655  *
1656  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1657  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1658  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1659  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1660  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1661  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1662  * @lru:        LRU list id for isolating
1663  *
1664  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1665  */
1666 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1667                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1668                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1669                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1670 {
1671         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1672         unsigned long nr_taken = 0;
1673         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1674         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1675         unsigned long skipped = 0;
1676         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1677         LIST_HEAD(pages_skipped);
1678
1679         scan = 0;
1680         for (total_scan = 0;
1681              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1682              total_scan++) {
1683                 struct page *page;
1684
1685                 page = lru_to_page(src);
1686                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1687
1688                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1689
1690                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1691                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1692                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1693                         continue;
1694                 }
1695
1696                 /*
1697                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1698                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1699                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1700                  * pages, triggering a premature OOM.
1701                  */
1702                 scan++;
1703                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1704                 case 0:
1705                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1706                         nr_taken += nr_pages;
1707                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1708                         list_move(&page->lru, dst);
1709                         break;
1710
1711                 case -EBUSY:
1712                         /* else it is being freed elsewhere */
1713                         list_move(&page->lru, src);
1714                         continue;
1715
1716                 default:
1717                         BUG();
1718                 }
1719         }
1720
1721         /*
1722          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1723          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1724          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1725          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1726          * system at risk of premature OOM.
1727          */
1728         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1729                 int zid;
1730
1731                 list_splice(&pages_skipped, src);
1732                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1733                         if (!nr_skipped[zid])
1734                                 continue;
1735
1736                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1737                         skipped += nr_skipped[zid];
1738                 }
1739         }
1740         *nr_scanned = total_scan;
1741         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1742                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1743         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1744         return nr_taken;
1745 }
1746
1747 /**
1748  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1749  * @page: page to isolate from its LRU list
1750  *
1751  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1752  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1753  *
1754  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1755  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1756  *
1757  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1758  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1759  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1760  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1761  *
1762  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1763  * found will be decremented.
1764  *
1765  * Restrictions:
1766  *
1767  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1768  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1769  *     without a stable reference).
1770  * (2) the lru_lock must not be held.
1771  * (3) interrupts must be enabled.
1772  */
1773 int isolate_lru_page(struct page *page)
1774 {
1775         int ret = -EBUSY;
1776
1777         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1778         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1779
1780         if (PageLRU(page)) {
1781                 struct zone *zone = page_zone(page);
1782                 struct lruvec *lruvec;
1783
1784                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1785                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1786                 if (PageLRU(page)) {
1787                         int lru = page_lru(page);
1788                         get_page(page);
1789                         ClearPageLRU(page);
1790                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1791                         ret = 0;
1792                 }
1793                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1794         }
1795         return ret;
1796 }
1797
1798 /*
1799  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1800  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1801  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1802  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1803  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1804  */
1805 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1806                 struct scan_control *sc)
1807 {
1808         unsigned long inactive, isolated;
1809
1810         if (current_is_kswapd())
1811                 return 0;
1812
1813         if (!sane_reclaim(sc))
1814                 return 0;
1815
1816         if (file) {
1817                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1818                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1819         } else {
1820                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1821                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1822         }
1823
1824         /*
1825          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1826          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1827          * deadlock.
1828          */
1829         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1830                 inactive >>= 3;
1831
1832         return isolated > inactive;
1833 }
1834
1835 static noinline_for_stack void
1836 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1837 {
1838         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1839         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1840         LIST_HEAD(pages_to_free);
1841
1842         /*
1843          * Put back any unfreeable pages.
1844          */
1845         while (!list_empty(page_list)) {
1846                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1847                 int lru;
1848
1849                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1850                 list_del(&page->lru);
1851                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1852                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1853                         putback_lru_page(page);
1854                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1855                         continue;
1856                 }
1857
1858                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1859
1860                 SetPageLRU(page);
1861                 lru = page_lru(page);
1862                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1863
1864                 if (is_active_lru(lru)) {
1865                         int file = is_file_lru(lru);
1866                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1867                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1868                 }
1869                 if (put_page_testzero(page)) {
1870                         __ClearPageLRU(page);
1871                         __ClearPageActive(page);
1872                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1873
1874                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1875                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1876                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1877                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1878                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1879                         } else
1880                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1881                 }
1882         }
1883
1884         /*
1885          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1886          */
1887         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1888 }
1889
1890 /*
1891  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1892  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1893  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1894  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1895  */
1896 static int current_may_throttle(void)
1897 {
1898         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1899                 current->backing_dev_info == NULL ||
1900                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1901 }
1902
1903 /*
1904  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1905  * of reclaimed pages
1906  */
1907 static noinline_for_stack unsigned long
1908 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1909                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1910 {
1911         LIST_HEAD(page_list);
1912         unsigned long nr_scanned;
1913         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1914         unsigned long nr_taken;
1915         struct reclaim_stat stat = {};
1916         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1917         int file = is_file_lru(lru);
1918         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1919         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1920         bool stalled = false;
1921
1922         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1923                 if (stalled)
1924                         return 0;
1925
1926                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1927                 msleep(100);
1928                 stalled = true;
1929
1930                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1931                 if (fatal_signal_pending(current))
1932                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1933         }
1934
1935         lru_add_drain();
1936
1937         if (!sc->may_unmap)
1938                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1939
1940         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1941
1942         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1943                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1944
1945         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1946         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1947
1948         if (current_is_kswapd()) {
1949                 if (global_reclaim(sc))
1950                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1951                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1952                                    nr_scanned);
1953         } else {
1954                 if (global_reclaim(sc))
1955                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1956                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1957                                    nr_scanned);
1958         }
1959         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1960
1961         if (nr_taken == 0)
1962                 return 0;
1963
1964         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1965                                 &stat, false);
1966
1967         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1968
1969         if (current_is_kswapd()) {
1970                 if (global_reclaim(sc))
1971                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1972                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1973                                    nr_reclaimed);
1974         } else {
1975                 if (global_reclaim(sc))
1976                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1977                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1978                                    nr_reclaimed);
1979         }
1980
1981         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1982
1983         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1984
1985         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1986
1987         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1988         free_unref_page_list(&page_list);
1989
1990         /*
1991          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1992          * implies that flushers are not doing their job. This can
1993          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1994          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1995          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1996          * dirty pages grows not through writes but through memory
1997          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1998          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1999          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2000          */
2001         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2002                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2003
2004         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2005         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2006         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2007         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2008         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2009         sc->nr.taken += nr_taken;
2010         if (file)
2011                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2012
2013         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2014                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2015         return nr_reclaimed;
2016 }
2017
2018 /*
2019  * This moves pages from the active list to the inactive list.
2020  *
2021  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2022  * processes, from rmap.
2023  *
2024  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2025  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
2026  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
2027  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2028  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2029  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2030  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2031  *
2032  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2033  * But we had to alter page->flags anyway.
2034  *
2035  * Returns the number of pages moved to the given lru.
2036  */
2037
2038 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2039                                      struct list_head *list,
2040                                      struct list_head *pages_to_free,
2041                                      enum lru_list lru)
2042 {
2043         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2044         struct page *page;
2045         int nr_pages;
2046         int nr_moved = 0;
2047
2048         while (!list_empty(list)) {
2049                 page = lru_to_page(list);
2050                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
2051
2052                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2053                 SetPageLRU(page);
2054
2055                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
2056                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
2057                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
2058
2059                 if (put_page_testzero(page)) {
2060                         __ClearPageLRU(page);
2061                         __ClearPageActive(page);
2062                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
2063
2064                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2065                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2066                                 mem_cgroup_uncharge(page);
2067                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
2068                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2069                         } else
2070                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
2071                 } else {
2072                         nr_moved += nr_pages;
2073                 }
2074         }
2075
2076         if (!is_active_lru(lru)) {
2077                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
2078                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
2079                                    nr_moved);
2080         }
2081
2082         return nr_moved;
2083 }
2084
2085 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2086                                struct lruvec *lruvec,
2087                                struct scan_control *sc,
2088                                enum lru_list lru)
2089 {
2090         unsigned long nr_taken;
2091         unsigned long nr_scanned;
2092         unsigned long vm_flags;
2093         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2094         LIST_HEAD(l_active);
2095         LIST_HEAD(l_inactive);
2096         struct page *page;
2097         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2098         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2099         unsigned nr_rotated = 0;
2100         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
2101         int file = is_file_lru(lru);
2102         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2103
2104         lru_add_drain();
2105
2106         if (!sc->may_unmap)
2107                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
2108
2109         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2110
2111         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2112                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
2113
2114         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2115         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2116
2117         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2118         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2119
2120         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2121
2122         while (!list_empty(&l_hold)) {
2123                 cond_resched();
2124                 page = lru_to_page(&l_hold);
2125                 list_del(&page->lru);
2126
2127                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2128                         putback_lru_page(page);
2129                         continue;
2130                 }
2131
2132                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2133                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2134                                 if (page_has_private(page))
2135                                         try_to_release_page(page, 0);
2136                                 unlock_page(page);
2137                         }
2138                 }
2139
2140                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2141                                     &vm_flags)) {
2142                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2143                         /*
2144                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2145                          * give them one more trip around the active list. So
2146                          * that executable code get better chances to stay in
2147                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2148                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2149                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2150                          * so we ignore them here.
2151                          */
2152                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2153                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2154                                 continue;
2155                         }
2156                 }
2157
2158                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2159                 SetPageWorkingset(page);
2160                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2161         }
2162
2163         /*
2164          * Move pages back to the lru list.
2165          */
2166         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2167         /*
2168          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2169          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2170          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2171          * get_scan_count.
2172          */
2173         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2174
2175         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2176         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2177         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2178         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2179
2180         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2181         free_unref_page_list(&l_hold);
2182         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2183                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2188  * to do too much work.
2189  *
2190  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2191  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2192  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2193  *
2194  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2195  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2196  *
2197  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2198  *
2199  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2200  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2201  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2202  *
2203  * total     target    max
2204  * memory    ratio     inactive
2205  * -------------------------------------
2206  *   10MB       1         5MB
2207  *  100MB       1        50MB
2208  *    1GB       3       250MB
2209  *   10GB      10       0.9GB
2210  *  100GB      31         3GB
2211  *    1TB     101        10GB
2212  *   10TB     320        32GB
2213  */
2214 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2215                                  struct mem_cgroup *memcg,
2216                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2217 {
2218         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2219         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2220         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2221         unsigned long inactive, active;
2222         unsigned long inactive_ratio;
2223         unsigned long refaults;
2224         unsigned long gb;
2225
2226         /*
2227          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2228          * is pointless.
2229          */
2230         if (!file && !total_swap_pages)
2231                 return false;
2232
2233         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2234         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2235
2236         if (memcg)
2237                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2238         else
2239                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2240
2241         /*
2242          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2243          * is being established. Disable active list protection to get
2244          * rid of the stale workingset quickly.
2245          */
2246         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2247                 inactive_ratio = 0;
2248         } else {
2249                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2250                 if (gb)
2251                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2252                 else
2253                         inactive_ratio = 1;
2254         }
2255
2256         if (actual_reclaim)
2257                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2258                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2259                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2260                         inactive_ratio, file);
2261
2262         return inactive * inactive_ratio < active;
2263 }
2264
2265 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2266                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2267                                  struct scan_control *sc)
2268 {
2269         if (is_active_lru(lru)) {
2270                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2271                                          memcg, sc, true))
2272                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2273                 return 0;
2274         }
2275
2276         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2277 }
2278
2279 enum scan_balance {
2280         SCAN_EQUAL,
2281         SCAN_FRACT,
2282         SCAN_ANON,
2283         SCAN_FILE,
2284 };
2285
2286 /*
2287  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2288  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2289  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2290  * onto the active list instead of evict.
2291  *
2292  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2293  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2294  */
2295 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2296                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2297                            unsigned long *lru_pages)
2298 {
2299         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2300         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2301         u64 fraction[2];
2302         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2303         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2304         unsigned long anon_prio, file_prio;
2305         enum scan_balance scan_balance;
2306         unsigned long anon, file;
2307         unsigned long ap, fp;
2308         enum lru_list lru;
2309
2310         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2311         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2312                 scan_balance = SCAN_FILE;
2313                 goto out;
2314         }
2315
2316         /*
2317          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2318          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2319          * disable swapping for individual groups completely when
2320          * using the memory controller's swap limit feature would be
2321          * too expensive.
2322          */
2323         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2324                 scan_balance = SCAN_FILE;
2325                 goto out;
2326         }
2327
2328         /*
2329          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2330          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2331          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2332          */
2333         if (!sc->priority && swappiness) {
2334                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2335                 goto out;
2336         }
2337
2338         /*
2339          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2340          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2341          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2342          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2343          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2344          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2345          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2346          */
2347         if (global_reclaim(sc)) {
2348                 unsigned long pgdatfile;
2349                 unsigned long pgdatfree;
2350                 int z;
2351                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2352
2353                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2354                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2355                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2356
2357                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2358                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2359                         if (!managed_zone(zone))
2360                                 continue;
2361
2362                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2363                 }
2364
2365                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2366                         /*
2367                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2368                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2369                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2370                          */
2371                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2372                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2373                                         >> sc->priority) {
2374                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2375                                 goto out;
2376                         }
2377                 }
2378         }
2379
2380         /*
2381          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2382          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2383          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2384          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2385          * Without the second condition we could end up never scanning an
2386          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2387          * system is under heavy pressure.
2388          */
2389         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2390             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2391                 scan_balance = SCAN_FILE;
2392                 goto out;
2393         }
2394
2395         scan_balance = SCAN_FRACT;
2396
2397         /*
2398          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2399          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2400          */
2401         anon_prio = swappiness;
2402         file_prio = 200 - anon_prio;
2403
2404         /*
2405          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2406          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2407          * ratios to determine how valuable each cache is.
2408          *
2409          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2410          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2411          * up weighing recent references more than old ones.
2412          *
2413          * anon in [0], file in [1]
2414          */
2415
2416         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2417                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2418         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2419                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2420
2421         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2422         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2423                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2424                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2425         }
2426
2427         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2428                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2429                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2430         }
2431
2432         /*
2433          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2434          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2435          * each list that were recently referenced and in active use.
2436          */
2437         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2438         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2439
2440         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2441         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2442         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2443
2444         fraction[0] = ap;
2445         fraction[1] = fp;
2446         denominator = ap + fp + 1;
2447 out:
2448         *lru_pages = 0;
2449         for_each_evictable_lru(lru) {
2450                 int file = is_file_lru(lru);
2451                 unsigned long size;
2452                 unsigned long scan;
2453
2454                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2455                 scan = size >> sc->priority;
2456                 /*
2457                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2458                  * scrape out the remaining cache.
2459                  */
2460                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2461                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2462
2463                 switch (scan_balance) {
2464                 case SCAN_EQUAL:
2465                         /* Scan lists relative to size */
2466                         break;
2467                 case SCAN_FRACT:
2468                         /*
2469                          * Scan types proportional to swappiness and
2470                          * their relative recent reclaim efficiency.
2471                          * Make sure we don't miss the last page
2472                          * because of a round-off error.
2473                          */
2474                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2475                                                   denominator);
2476                         break;
2477                 case SCAN_FILE:
2478                 case SCAN_ANON:
2479                         /* Scan one type exclusively */
2480                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2481                                 size = 0;
2482                                 scan = 0;
2483                         }
2484                         break;
2485                 default:
2486                         /* Look ma, no brain */
2487                         BUG();
2488                 }
2489
2490                 *lru_pages += size;
2491                 nr[lru] = scan;
2492         }
2493 }
2494
2495 /*
2496  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2497  */
2498 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2499                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2500 {
2501         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2502         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2503         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2504         unsigned long nr_to_scan;
2505         enum lru_list lru;
2506         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2507         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2508         struct blk_plug plug;
2509         bool scan_adjusted;
2510
2511         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2512
2513         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2514         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2515
2516         /*
2517          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2518          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2519          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2520          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2521          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2522          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2523          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2524          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2525          * dropped to zero at the first pass.
2526          */
2527         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2528                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2529
2530         blk_start_plug(&plug);
2531         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2532                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2533                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2534                 unsigned long nr_scanned;
2535
2536                 for_each_evictable_lru(lru) {
2537                         if (nr[lru]) {
2538                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2539                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2540
2541                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2542                                                             lruvec, memcg, sc);
2543                         }
2544                 }
2545
2546                 cond_resched();
2547
2548                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2549                         continue;
2550
2551                 /*
2552                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2553                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2554                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2555                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2556                  * proportional to the original scan target.
2557                  */
2558                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2559                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2560
2561                 /*
2562                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2563                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2564                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2565                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2566                  */
2567                 if (!nr_file || !nr_anon)
2568                         break;
2569
2570                 if (nr_file > nr_anon) {
2571                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2572                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2573                         lru = LRU_BASE;
2574                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2575                 } else {
2576                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2577                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2578                         lru = LRU_FILE;
2579                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2580                 }
2581
2582                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2583                 nr[lru] = 0;
2584                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2585
2586                 /*
2587                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2588                  * scan target and the percentage scanning already complete
2589                  */
2590                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2591                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2592                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2593                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2594
2595                 lru += LRU_ACTIVE;
2596                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2597                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2598                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2599
2600                 scan_adjusted = true;
2601         }
2602         blk_finish_plug(&plug);
2603         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2604
2605         /*
2606          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2607          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2608          */
2609         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2610                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2611                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2612 }
2613
2614 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2615 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2616 {
2617         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2618                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2619                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2620                 return true;
2621
2622         return false;
2623 }
2624
2625 /*
2626  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2627  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2628  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2629  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2630  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2631  */
2632 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2633                                         unsigned long nr_reclaimed,
2634                                         unsigned long nr_scanned,
2635                                         struct scan_control *sc)
2636 {
2637         unsigned long pages_for_compaction;
2638         unsigned long inactive_lru_pages;
2639         int z;
2640
2641         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2642         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2643                 return false;
2644
2645         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2646         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2647                 /*
2648                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2649                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2650                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2651                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2652                  */
2653                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2654                         return false;
2655         } else {
2656                 /*
2657                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2658                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2659                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2660                  * pages that were scanned. This will return to the
2661                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2662                  * the resulting allocation attempt fails
2663                  */
2664                 if (!nr_reclaimed)
2665                         return false;
2666         }
2667
2668         /*
2669          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2670          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2671          */
2672         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2673         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2674         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2675                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2676         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2677                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2678                 return true;
2679
2680         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2681         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2682                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2683                 if (!managed_zone(zone))
2684                         continue;
2685
2686                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2687                 case COMPACT_SUCCESS:
2688                 case COMPACT_CONTINUE:
2689                         return false;
2690                 default:
2691                         /* check next zone */
2692                         ;
2693                 }
2694         }
2695         return true;
2696 }
2697
2698 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2699 {
2700         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2701                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2702 }
2703
2704 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2705 {
2706         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2707         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2708         bool reclaimable = false;
2709
2710         do {
2711                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2712                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2713                         .pgdat = pgdat,
2714                         .priority = sc->priority,
2715                 };
2716                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2717                 struct mem_cgroup *memcg;
2718
2719                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2720
2721                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2722                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2723
2724                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2725                 do {
2726                         unsigned long lru_pages;
2727                         unsigned long reclaimed;
2728                         unsigned long scanned;
2729
2730                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2731                         case MEMCG_PROT_MIN:
2732                                 /*
2733                                  * Hard protection.
2734                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2735                                  */
2736                                 continue;
2737                         case MEMCG_PROT_LOW:
2738                                 /*
2739                                  * Soft protection.
2740                                  * Respect the protection only as long as
2741                                  * there is an unprotected supply
2742                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2743                                  */
2744                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2745                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2746                                         continue;
2747                                 }
2748                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2749                                 break;
2750                         case MEMCG_PROT_NONE:
2751                                 break;
2752                         }
2753
2754                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2755                         scanned = sc->nr_scanned;
2756                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2757                         node_lru_pages += lru_pages;
2758
2759                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2760                                     memcg, sc->priority);
2761
2762                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2763                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2764                                    sc->nr_scanned - scanned,
2765                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2766
2767                         /*
2768                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2769                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2770                          * node.
2771                          *
2772                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2773                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2774                          * retry with decreasing priority if one round over the
2775                          * whole hierarchy is not sufficient.
2776                          */
2777                         if (!global_reclaim(sc) &&
2778                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2779                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2780                                 break;
2781                         }
2782                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2783
2784                 if (reclaim_state) {
2785                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2786                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2787                 }
2788
2789                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2790                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2791                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2792                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2793
2794                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2795                         reclaimable = true;
2796
2797                 if (current_is_kswapd()) {
2798                         /*
2799                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2800                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2801                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2802                          * global limits are not being effective at throttling
2803                          * processes due to the page distribution throughout
2804                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2805                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2806                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2807                          * the dirtying process is throttled in the same way
2808                          * balance_dirty_pages() manages.
2809                          *
2810                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2811                          * count the number of pages under pages flagged for
2812                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2813                          * in the nr_immediate check below.
2814                          */
2815                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2816                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2817
2818                         /*
2819                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2820                          * scanned were backed by a congested BDI and
2821                          * wait_iff_congested will stall.
2822                          */
2823                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2824                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2825
2826                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2827                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2828                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2829
2830                         /*
2831                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2832                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2833                          * implies that pages are cycling through the LRU
2834                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2835                          */
2836                         if (sc->nr.immediate)
2837                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2838                 }
2839
2840                 /*
2841                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2842                  * stalling in wait_iff_congested().
2843                  */
2844                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2845                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2846                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2847
2848                 /*
2849                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2850                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2851                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2852                  * the LRU too quickly.
2853                  */
2854                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2855                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2856                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2857
2858         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2859                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2860
2861         /*
2862          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2863          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2864          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2865          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2866          */
2867         if (reclaimable)
2868                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2869
2870         return reclaimable;
2871 }
2872
2873 /*
2874  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2875  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2876  * should reclaim first.
2877  */
2878 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2879 {
2880         unsigned long watermark;
2881         enum compact_result suitable;
2882
2883         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2884         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2885                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2886                 return true;
2887         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2888                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2889                 return false;
2890
2891         /*
2892          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2893          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2894          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2895          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2896          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2897          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2898          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2899          */
2900         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2901
2902         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2903 }
2904
2905 /*
2906  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2907  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2908  * request.
2909  *
2910  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2911  * scan then give up on it.
2912  */
2913 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2914 {
2915         struct zoneref *z;
2916         struct zone *zone;
2917         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2918         unsigned long nr_soft_scanned;
2919         gfp_t orig_mask;
2920         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2921
2922         /*
2923          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2924          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2925          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2926          */
2927         orig_mask = sc->gfp_mask;
2928         if (buffer_heads_over_limit) {
2929                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2930                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2931         }
2932
2933         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2934                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2935                 /*
2936                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2937                  * to global LRU.
2938                  */
2939                 if (global_reclaim(sc)) {
2940                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2941                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2942                                 continue;
2943
2944                         /*
2945                          * If we already have plenty of memory free for
2946                          * compaction in this zone, don't free any more.
2947                          * Even though compaction is invoked for any
2948                          * non-zero order, only frequent costly order
2949                          * reclamation is disruptive enough to become a
2950                          * noticeable problem, like transparent huge
2951                          * page allocations.
2952                          */
2953                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2954                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2955                             compaction_ready(zone, sc)) {
2956                                 sc->compaction_ready = true;
2957                                 continue;
2958                         }
2959
2960                         /*
2961                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2962                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2963                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2964                          * the user prefers lower zones being preserved.
2965                          */
2966                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2967                                 continue;
2968
2969                         /*
2970                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2971                          * and returns the number of reclaimed pages and
2972                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2973                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2974                          */
2975                         nr_soft_scanned = 0;
2976                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2977                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2978                                                 &nr_soft_scanned);
2979                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2980                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2981                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2982                 }
2983
2984                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2985                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2986                         continue;
2987                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2988                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2989         }
2990
2991         /*
2992          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2993          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2994          */
2995         sc->gfp_mask = orig_mask;
2996 }
2997
2998 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2999 {
3000         struct mem_cgroup *memcg;
3001
3002         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
3003         do {
3004                 unsigned long refaults;
3005                 struct lruvec *lruvec;
3006
3007                 if (memcg)
3008                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
3009                 else
3010                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
3011
3012                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3013                 lruvec->refaults = refaults;
3014         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
3015 }
3016
3017 /*
3018  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3019  *
3020  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3021  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3022  *
3023  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3024  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3025  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3026  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3027  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3028  * work, and the allocation attempt will fail.
3029  *
3030  * returns:     0, if no pages reclaimed
3031  *              else, the number of pages reclaimed
3032  */
3033 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3034                                           struct scan_control *sc)
3035 {
3036         int initial_priority = sc->priority;
3037         pg_data_t *last_pgdat;
3038         struct zoneref *z;
3039         struct zone *zone;
3040 retry:
3041         delayacct_freepages_start();
3042
3043         if (global_reclaim(sc))
3044                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3045
3046         do {
3047                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3048                                 sc->priority);
3049                 sc->nr_scanned = 0;
3050                 shrink_zones(zonelist, sc);
3051
3052                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3053                         break;
3054
3055                 if (sc->compaction_ready)
3056                         break;
3057
3058                 /*
3059                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3060                  * writepage even in laptop mode.
3061                  */
3062                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3063                         sc->may_writepage = 1;
3064         } while (--sc->priority >= 0);
3065
3066         last_pgdat = NULL;
3067         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3068                                         sc->nodemask) {
3069                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3070                         continue;
3071                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3072                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3073                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3074         }
3075
3076         delayacct_freepages_end();
3077
3078         if (sc->nr_reclaimed)
3079                 return sc->nr_reclaimed;
3080
3081         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3082         if (sc->compaction_ready)
3083                 return 1;
3084
3085         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3086         if (sc->memcg_low_skipped) {
3087                 sc->priority = initial_priority;
3088                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3089                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3090                 goto retry;
3091         }
3092
3093         return 0;
3094 }
3095
3096 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3097 {
3098         struct zone *zone;
3099         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3100         unsigned long free_pages = 0;
3101         int i;
3102         bool wmark_ok;
3103
3104         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3105                 return true;
3106
3107         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3108                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3109                 if (!managed_zone(zone))
3110                         continue;
3111
3112                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3113                         continue;
3114
3115                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3116                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3117         }
3118
3119         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3120         if (!pfmemalloc_reserve)
3121                 return true;
3122
3123         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3124
3125         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3126         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3127                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3128                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3129                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3130         }
3131
3132         return wmark_ok;
3133 }
3134
3135 /*
3136  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3137  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3138  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3139  * when the low watermark is reached.
3140  *
3141  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3142  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3143  */
3144 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3145                                         nodemask_t *nodemask)
3146 {
3147         struct zoneref *z;
3148         struct zone *zone;
3149         pg_data_t *pgdat = NULL;
3150
3151         /*
3152          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3153          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3154          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3155          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3156          * processes to block on log_wait_commit().
3157          */
3158         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3159                 goto out;
3160
3161         /*
3162          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3163          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3164          */
3165         if (fatal_signal_pending(current))
3166                 goto out;
3167
3168         /*
3169          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3170          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3171          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3172          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3173          *
3174          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3175          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3176          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3177          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3178          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3179          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3180          * should make reasonable progress.
3181          */
3182         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3183                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3184                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3185                         continue;
3186
3187                 /* Throttle based on the first usable node */
3188                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3189                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3190                         goto out;
3191                 break;
3192         }
3193
3194         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3195         if (!pgdat)
3196                 goto out;
3197
3198         /* Account for the throttling */
3199         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3200
3201         /*
3202          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3203          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3204          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3205          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3206          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3207          * second before continuing.
3208          */
3209         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3210                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3211                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3212
3213                 goto check_pending;
3214         }
3215
3216         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3217         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3218                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3219
3220 check_pending:
3221         if (fatal_signal_pending(current))
3222                 return true;
3223
3224 out:
3225         return false;
3226 }
3227
3228 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3229                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3230 {
3231         unsigned long nr_reclaimed;
3232         struct scan_control sc = {
3233                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3234                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3235                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3236                 .order = order,
3237                 .nodemask = nodemask,
3238                 .priority = DEF_PRIORITY,
3239                 .may_writepage = !laptop_mode,
3240                 .may_unmap = 1,
3241                 .may_swap = 1,
3242         };
3243
3244         /*
3245          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3246          * Confirm they are large enough for max values.
3247          */
3248         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3249         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3250         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3251
3252         /*
3253          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3254          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3255          * point.
3256          */
3257         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3258                 return 1;
3259
3260         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3261                                 sc.may_writepage,
3262                                 sc.gfp_mask,
3263                                 sc.reclaim_idx);
3264
3265         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3266
3267         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3268
3269         return nr_reclaimed;
3270 }
3271
3272 #ifdef CONFIG_MEMCG
3273
3274 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3275                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3276                                                 pg_data_t *pgdat,
3277                                                 unsigned long *nr_scanned)
3278 {
3279         struct scan_control sc = {
3280                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3281                 .target_mem_cgroup = memcg,
3282                 .may_writepage = !laptop_mode,
3283                 .may_unmap = 1,
3284                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3285                 .may_swap = !noswap,
3286         };
3287         unsigned long lru_pages;
3288
3289         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3290                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3291
3292         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3293                                                       sc.may_writepage,
3294                                                       sc.gfp_mask,
3295                                                       sc.reclaim_idx);
3296
3297         /*
3298          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3299          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3300          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3301          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3302          * the priority and make it zero.
3303          */
3304         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3305
3306         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3307
3308         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3309         return sc.nr_reclaimed;
3310 }
3311
3312 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3313                                            unsigned long nr_pages,
3314                                            gfp_t gfp_mask,
3315                                            bool may_swap)
3316 {
3317         struct zonelist *zonelist;
3318         unsigned long nr_reclaimed;
3319         unsigned long pflags;
3320         int nid;
3321         unsigned int noreclaim_flag;
3322         struct scan_control sc = {
3323                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3324                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3325                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3326                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3327                 .target_mem_cgroup = memcg,
3328                 .priority = DEF_PRIORITY,
3329                 .may_writepage = !laptop_mode,
3330                 .may_unmap = 1,
3331                 .may_swap = may_swap,
3332         };
3333
3334         /*
3335          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3336          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3337          * scan does not need to be the current node.
3338          */
3339         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3340
3341         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3342
3343         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3344                                             sc.may_writepage,
3345                                             sc.gfp_mask,
3346                                             sc.reclaim_idx);
3347
3348         psi_memstall_enter(&pflags);
3349         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3350
3351         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3352
3353         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3354         psi_memstall_leave(&pflags);
3355
3356         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3357
3358         return nr_reclaimed;
3359 }
3360 #endif
3361
3362 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3363                                 struct scan_control *sc)
3364 {
3365         struct mem_cgroup *memcg;
3366
3367         if (!total_swap_pages)
3368                 return;
3369
3370         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3371         do {
3372                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3373
3374                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3375                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3376                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3377
3378                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3379         } while (memcg);
3380 }
3381
3382 /*
3383  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3384  * and classzone_idx
3385  */
3386 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3387 {
3388         int i;
3389         unsigned long mark = -1;
3390         struct zone *zone;
3391
3392         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3393                 zone = pgdat->node_zones + i;
3394
3395                 if (!managed_zone(zone))
3396                         continue;
3397
3398                 mark = high_wmark_pages(zone);
3399                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3400                         return true;
3401         }
3402
3403         /*
3404          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3405          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3406          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3407          */
3408         if (mark == -1)
3409                 return true;
3410
3411         return false;
3412 }
3413
3414 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3415 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3416 {
3417         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3418         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3419         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3420 }
3421
3422 /*
3423  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3424  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3425  *
3426  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3427  */
3428 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3429 {
3430         /*
3431          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3432          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3433          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3434          * throttled. There is also a potential race if processes get
3435          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3436          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3437          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3438          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3439          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3440          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3441          * that here we are under prepare_to_wait().
3442          */
3443         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3444                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3445
3446         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3447         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3448                 return true;
3449
3450         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3451                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3452                 return true;
3453         }
3454
3455         return false;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3460  * zone that is currently unbalanced.
3461  *
3462  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3463  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3464  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3465  */
3466 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3467                                struct scan_control *sc)
3468 {
3469         struct zone *zone;
3470         int z;
3471
3472         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3473         sc->nr_to_reclaim = 0;
3474         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3475                 zone = pgdat->node_zones + z;
3476                 if (!managed_zone(zone))
3477                         continue;
3478
3479                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3480         }
3481
3482         /*
3483          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3484          * now pressure is applied based on node LRU order.
3485          */
3486         shrink_node(pgdat, sc);
3487
3488         /*
3489          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3490          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3491          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3492          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3493          * can direct reclaim/compact.
3494          */
3495         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3496                 sc->order = 0;
3497
3498         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3499 }
3500
3501 /*
3502  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3503  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3504  * balanced.
3505  *
3506  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3507  *
3508  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3509  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3510  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3511  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3512  * balanced.
3513  */
3514 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3515 {
3516         int i;
3517         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3518         unsigned long nr_soft_scanned;
3519         unsigned long pflags;
3520         struct zone *zone;
3521         struct scan_control sc = {
3522                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3523                 .order = order,
3524                 .priority = DEF_PRIORITY,
3525                 .may_writepage = !laptop_mode,
3526                 .may_unmap = 1,
3527                 .may_swap = 1,
3528         };
3529
3530         psi_memstall_enter(&pflags);
3531         __fs_reclaim_acquire();
3532
3533         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3534
3535         do {
3536                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3537                 bool raise_priority = true;
3538                 bool ret;
3539
3540                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3541
3542                 /*
3543                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3544                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3545                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3546                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3547                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3548                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3549                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3550                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3551                  */
3552                 if (buffer_heads_over_limit) {
3553                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3554                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3555                                 if (!managed_zone(zone))
3556                                         continue;
3557
3558                                 sc.reclaim_idx = i;
3559                                 break;
3560                         }
3561                 }
3562
3563                 /*
3564                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3565                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3566                  * have adjusted it.
3567                  */
3568                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3569                         goto out;
3570
3571                 /*
3572                  * Do some background aging of the anon list, to give
3573                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3574                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3575                  * about consistent aging.
3576                  */
3577                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3578
3579                 /*
3580                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3581                  * even in laptop mode.
3582                  */
3583                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3584                         sc.may_writepage = 1;
3585
3586                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3587                 sc.nr_scanned = 0;
3588                 nr_soft_scanned = 0;
3589                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3590                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3591                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3592
3593                 /*
3594                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3595                  * enough pages are already being scanned that that high
3596                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3597                  */
3598                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3599                         raise_priority = false;
3600
3601                 /*
3602                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3603                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3604                  * able to safely make forward progress. Wake them
3605                  */
3606                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3607                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3608                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3609
3610                 /* Check if kswapd should be suspending */
3611                 __fs_reclaim_release();
3612                 ret = try_to_freeze();
3613                 __fs_reclaim_acquire();
3614                 if (ret || kthread_should_stop())
3615                         break;
3616
3617                 /*
3618                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3619                  * progress in reclaiming pages
3620                  */
3621                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3622                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3623                         sc.priority--;
3624         } while (sc.priority >= 1);
3625
3626         if (!sc.nr_reclaimed)
3627                 pgdat->kswapd_failures++;
3628
3629 out:
3630         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3631         __fs_reclaim_release();
3632         psi_memstall_leave(&pflags);
3633         /*
3634          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3635          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3636          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3637          * remain at the higher level.
3638          */
3639         return sc.order;
3640 }
3641
3642 /*
3643  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3644  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3645  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3646  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3647  * was recently woke for.
3648  */
3649 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3650                                            enum zone_type classzone_idx)
3651 {
3652         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3653                 return classzone_idx;
3654
3655         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3656 }
3657
3658 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3659                                 unsigned int classzone_idx)
3660 {
3661         long remaining = 0;
3662         DEFINE_WAIT(wait);
3663
3664         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3665                 return;
3666
3667         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3668
3669         /*
3670          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3671          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3672          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3673          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3674          * succeed.
3675          */
3676         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3677                 /*
3678                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3679                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3680                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3681                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3682                  */
3683                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3684
3685                 /*
3686                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3687                  * allocation of the requested order possible.
3688                  */
3689                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3690
3691                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3692
3693                 /*
3694                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3695                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3696                  * the previous request that slept prematurely.
3697                  */
3698                 if (remaining) {
3699                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3700                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3701                 }
3702
3703                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3704                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3705         }
3706
3707         /*
3708          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3709          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3710          */
3711         if (!remaining &&
3712             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3713                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3714
3715                 /*
3716                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3717                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3718                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3719                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3720                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3721                  * them before going back to sleep.
3722                  */
3723                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3724
3725                 if (!kthread_should_stop())
3726                         schedule();
3727
3728                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3729         } else {
3730                 if (remaining)
3731                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3732                 else
3733                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3734         }
3735         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3736 }
3737
3738 /*
3739  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3740  * from the init process.
3741  *
3742  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3743  * free memory available even if there is no other activity
3744  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3745  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3746  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3747  *
3748  * If there are applications that are active memory-allocators
3749  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3750  */
3751 static int kswapd(void *p)
3752 {
3753         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3754         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3755         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3756         struct task_struct *tsk = current;
3757
3758         struct reclaim_state reclaim_state = {
3759                 .reclaimed_slab = 0,
3760         };
3761         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3762
3763         if (!cpumask_empty(cpumask))
3764                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3765         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3766
3767         /*
3768          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3769          * and that if we need more memory we should get access to it
3770          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3771          * never get caught in the normal page freeing logic.
3772          *
3773          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3774          * you need a small amount of memory in order to be able to
3775          * page out something else, and this flag essentially protects
3776          * us from recursively trying to free more memory as we're
3777          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3778          */
3779         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3780         set_freezable();
3781
3782         pgdat->kswapd_order = 0;
3783         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3784         for ( ; ; ) {
3785                 bool ret;
3786
3787                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3788                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3789
3790 kswapd_try_sleep:
3791                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3792                                         classzone_idx);
3793
3794                 /* Read the new order and classzone_idx */
3795                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3796                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3797                 pgdat->kswapd_order = 0;
3798                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3799
3800                 ret = try_to_freeze();
3801                 if (kthread_should_stop())
3802                         break;
3803
3804                 /*
3805                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3806                  * after returning from the refrigerator
3807                  */
3808                 if (ret)
3809                         continue;
3810
3811                 /*
3812                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3813                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3814                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3815                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3816                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3817                  * request (alloc_order).
3818                  */
3819                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3820                                                 alloc_order);
3821                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3822                 if (reclaim_order < alloc_order)
3823                         goto kswapd_try_sleep;
3824         }
3825
3826         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3827         current->reclaim_state = NULL;
3828
3829         return 0;
3830 }
3831
3832 /*
3833  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3834  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3835  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3836  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3837  * needed.
3838  */
3839 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3840                    enum zone_type classzone_idx)
3841 {
3842         pg_data_t *pgdat;
3843
3844         if (!managed_zone(zone))
3845                 return;
3846
3847         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3848                 return;
3849         pgdat = zone->zone_pgdat;
3850         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3851                                                            classzone_idx);
3852         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3853         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3854                 return;
3855
3856         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3857         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3858             pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3859                 /*
3860                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3861                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3862                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3863                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3864                  * ratelimit its work.
3865                  */
3866                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3867                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3868                 return;
3869         }
3870
3871         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3872                                       gfp_flags);
3873         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3874 }
3875
3876 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3877 /*
3878  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3879  * freed pages.
3880  *
3881  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3882  * LRU order by reclaiming preferentially
3883  * inactive > active > active referenced > active mapped
3884  */
3885 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3886 {
3887         struct reclaim_state reclaim_state;
3888         struct scan_control sc = {
3889                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3890                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3891                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3892                 .priority = DEF_PRIORITY,
3893                 .may_writepage = 1,
3894                 .may_unmap = 1,
3895                 .may_swap = 1,
3896                 .hibernation_mode = 1,
3897         };
3898         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3899         struct task_struct *p = current;
3900         unsigned long nr_reclaimed;
3901         unsigned int noreclaim_flag;
3902
3903         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3904         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3905         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3906         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3907
3908         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3909
3910         p->reclaim_state = NULL;
3911         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3912         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3913
3914         return nr_reclaimed;
3915 }
3916 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3917
3918 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3919    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3920    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3921    restore their cpu bindings. */
3922 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3923 {
3924         int nid;
3925
3926         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3927                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3928                 const struct cpumask *mask;
3929
3930                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3931
3932                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3933                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3934                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3935         }
3936         return 0;
3937 }
3938
3939 /*
3940  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3941  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3942  */
3943 int kswapd_run(int nid)
3944 {
3945         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3946         int ret = 0;
3947
3948         if (pgdat->kswapd)
3949                 return 0;
3950
3951         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3952         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3953                 /* failure at boot is fatal */
3954                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3955                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3956                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3957                 pgdat->kswapd = NULL;
3958         }
3959         return ret;
3960 }
3961
3962 /*
3963  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3964  * hold mem_hotplug_begin/end().
3965  */
3966 void kswapd_stop(int nid)
3967 {
3968         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3969
3970         if (kswapd) {
3971                 kthread_stop(kswapd);
3972                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3973         }
3974 }
3975
3976 static int __init kswapd_init(void)
3977 {
3978         int nid, ret;
3979
3980         swap_setup();
3981         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3982                 kswapd_run(nid);
3983         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3984                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3985                                         NULL);
3986         WARN_ON(ret < 0);
3987         return 0;
3988 }
3989
3990 module_init(kswapd_init)
3991
3992 #ifdef CONFIG_NUMA
3993 /*
3994  * Node reclaim mode
3995  *
3996  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3997  * the watermarks.
3998  */
3999 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4000
4001 #define RECLAIM_OFF 0
4002 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4003 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4004 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4005
4006 /*
4007  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4008  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4009  * a zone.
4010  */
4011 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4012
4013 /*
4014  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4015  * occur.
4016  */
4017 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4018
4019 /*
4020  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4021  * slab reclaim needs to occur.
4022  */
4023 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4024
4025 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4026 {
4027         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4028         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4029                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4030
4031         /*
4032          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4033          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4034          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4035          */
4036         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4037 }
4038
4039 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4040 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4041 {
4042         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4043         unsigned long delta = 0;
4044
4045         /*
4046          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4047          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4048          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4049          * a better estimate
4050          */
4051         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4052                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4053         else
4054                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4055
4056         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4057         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4058                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4059
4060         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4061         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4062                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4063
4064         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4065 }
4066
4067 /*
4068  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4069  */
4070 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4071 {
4072         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4073         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4074         struct task_struct *p = current;
4075         struct reclaim_state reclaim_state;
4076         unsigned int noreclaim_flag;
4077         struct scan_control sc = {
4078                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4079                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4080                 .order = order,
4081                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4082                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4083                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4084                 .may_swap = 1,
4085                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4086         };
4087
4088         cond_resched();
4089         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4090         /*
4091          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4092          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4093          * and RECLAIM_UNMAP.
4094          */
4095         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4096         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4097         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4098         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4099
4100         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4101                 /*
4102                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4103                  * priorities until we have enough memory freed.
4104                  */
4105                 do {
4106                         shrink_node(pgdat, &sc);
4107                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4108         }
4109
4110         p->reclaim_state = NULL;
4111         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4112         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4113         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4114         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4115 }
4116
4117 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4118 {
4119         int ret;
4120
4121         /*
4122          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4123          * slab pages if we are over the defined limits.
4124          *
4125          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4126          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4127          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4128          * if less than a specified percentage of the node is used by
4129          * unmapped file backed pages.
4130          */
4131         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4132             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4133                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4134
4135         /*
4136          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4137          */
4138         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4139                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4140
4141         /*
4142          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4143          * have associated processors. This will favor the local processor
4144          * over remote processors and spread off node memory allocations
4145          * as wide as possible.
4146          */
4147         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4148                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4149
4150         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4151                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4152
4153         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4154         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4155
4156         if (!ret)
4157                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4158
4159         return ret;
4160 }
4161 #endif
4162
4163 /*
4164  * page_evictable - test whether a page is evictable
4165  * @page: the page to test
4166  *
4167  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4168  * lists vs unevictable list.
4169  *
4170  * Reasons page might not be evictable:
4171  * (1) page's mapping marked unevictable
4172  * (2) page is part of an mlocked VMA
4173  *
4174  */
4175 int page_evictable(struct page *page)
4176 {
4177         int ret;
4178
4179         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4180         rcu_read_lock();
4181         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4182         rcu_read_unlock();
4183         return ret;
4184 }
4185
4186 /**
4187  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4188  * appropriate zone lru list
4189  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4190  *
4191  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4192  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4193  * should be only used for lru pages.
4194  */
4195 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4196 {
4197         struct lruvec *lruvec;
4198         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4199         int pgscanned = 0;
4200         int pgrescued = 0;
4201         int i;
4202
4203         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4204                 struct page *page = pvec->pages[i];
4205                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4206
4207                 pgscanned++;
4208                 if (pagepgdat != pgdat) {
4209                         if (pgdat)
4210                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4211                         pgdat = pagepgdat;
4212                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4213                 }
4214                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4215
4216                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4217                         continue;
4218
4219                 if (page_evictable(page)) {
4220                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4221
4222                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4223                         ClearPageUnevictable(page);
4224                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4225                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4226                         pgrescued++;
4227                 }
4228         }
4229
4230         if (pgdat) {
4231                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4232                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4233                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4234         }
4235 }
4236 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);