Merge tags 'cris-for-4.16' and 'cris-for-4.16-urgent' of git://git.kernel.org/pub...
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119 };
120
121 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
123         do {                                                            \
124                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
125                         struct page *prev;                              \
126                                                                         \
127                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
128                         prefetch(&prev->_field);                        \
129                 }                                                       \
130         } while (0)
131 #else
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
133 #endif
134
135 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
137         do {                                                            \
138                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
139                         struct page *prev;                              \
140                                                                         \
141                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
142                         prefetchw(&prev->_field);                       \
143                 }                                                       \
144         } while (0)
145 #else
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
147 #endif
148
149 /*
150  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
151  */
152 int vm_swappiness = 60;
153 /*
154  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
155  * zones.
156  */
157 unsigned long vm_total_pages;
158
159 static LIST_HEAD(shrinker_list);
160 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
161
162 #ifdef CONFIG_MEMCG
163 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
164 {
165         return !sc->target_mem_cgroup;
166 }
167
168 /**
169  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
170  * @sc: scan_control in question
171  *
172  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
173  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
174  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
175  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
176  * allocation and configurability.
177  *
178  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
179  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
180  */
181 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
182 {
183         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
184
185         if (!memcg)
186                 return true;
187 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
188         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
189                 return true;
190 #endif
191         return false;
192 }
193 #else
194 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
195 {
196         return true;
197 }
198
199 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return true;
202 }
203 #endif
204
205 /*
206  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
207  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
208  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
209  */
210 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
211 {
212         unsigned long nr;
213
214         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
215                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
216         if (get_nr_swap_pages() > 0)
217                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
218                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
219
220         return nr;
221 }
222
223 /**
224  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
225  * @lruvec: lru vector
226  * @lru: lru to use
227  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
228  */
229 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
230 {
231         unsigned long lru_size;
232         int zid;
233
234         if (!mem_cgroup_disabled())
235                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
236         else
237                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
238
239         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
240                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
241                 unsigned long size;
242
243                 if (!managed_zone(zone))
244                         continue;
245
246                 if (!mem_cgroup_disabled())
247                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
248                 else
249                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
250                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
251                 lru_size -= min(size, lru_size);
252         }
253
254         return lru_size;
255
256 }
257
258 /*
259  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
260  */
261 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
262 {
263         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
264
265         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
266                 size *= nr_node_ids;
267
268         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
269         if (!shrinker->nr_deferred)
270                 return -ENOMEM;
271
272         down_write(&shrinker_rwsem);
273         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
274         up_write(&shrinker_rwsem);
275         return 0;
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
278
279 /*
280  * Remove one
281  */
282 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
283 {
284         if (!shrinker->nr_deferred)
285                 return;
286         down_write(&shrinker_rwsem);
287         list_del(&shrinker->list);
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289         kfree(shrinker->nr_deferred);
290         shrinker->nr_deferred = NULL;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
293
294 #define SHRINK_BATCH 128
295
296 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
297                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
298 {
299         unsigned long freed = 0;
300         unsigned long long delta;
301         long total_scan;
302         long freeable;
303         long nr;
304         long new_nr;
305         int nid = shrinkctl->nid;
306         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
307                                           : SHRINK_BATCH;
308         long scanned = 0, next_deferred;
309
310         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
311         if (freeable == 0)
312                 return 0;
313
314         /*
315          * copy the current shrinker scan count into a local variable
316          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
317          * don't also do this scanning work.
318          */
319         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
320
321         total_scan = nr;
322         delta = freeable >> priority;
323         delta *= 4;
324         do_div(delta, shrinker->seeks);
325         total_scan += delta;
326         if (total_scan < 0) {
327                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
328                        shrinker->scan_objects, total_scan);
329                 total_scan = freeable;
330                 next_deferred = nr;
331         } else
332                 next_deferred = total_scan;
333
334         /*
335          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
336          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
337          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
338          * nr being built up so when a shrink that can do some work
339          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
340          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
341          * memory.
342          *
343          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
344          * a large delta change is calculated directly.
345          */
346         if (delta < freeable / 4)
347                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
348
349         /*
350          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
351          * never try to free more than twice the estimate number of
352          * freeable entries.
353          */
354         if (total_scan > freeable * 2)
355                 total_scan = freeable * 2;
356
357         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
358                                    freeable, delta, total_scan, priority);
359
360         /*
361          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
362          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
363          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
364          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
365          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
366          * objects spread over several slabs with usage less than the
367          * batch_size.
368          *
369          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
370          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
371          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
372          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
373          * possible.
374          */
375         while (total_scan >= batch_size ||
376                total_scan >= freeable) {
377                 unsigned long ret;
378                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
379
380                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
381                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
382                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
383                 if (ret == SHRINK_STOP)
384                         break;
385                 freed += ret;
386
387                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
388                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
389                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
390
391                 cond_resched();
392         }
393
394         if (next_deferred >= scanned)
395                 next_deferred -= scanned;
396         else
397                 next_deferred = 0;
398         /*
399          * move the unused scan count back into the shrinker in a
400          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
401          * scan, there is no need to do an update.
402          */
403         if (next_deferred > 0)
404                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
405                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
406         else
407                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
408
409         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
410         return freed;
411 }
412
413 /**
414  * shrink_slab - shrink slab caches
415  * @gfp_mask: allocation context
416  * @nid: node whose slab caches to target
417  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
418  * @priority: the reclaim priority
419  *
420  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
421  *
422  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
423  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
424  *
425  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
426  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
427  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
428  * shrinkers are called.
429  *
430  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
431  * in order to get the scan target.
432  *
433  * Returns the number of reclaimed slab objects.
434  */
435 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
436                                  struct mem_cgroup *memcg,
437                                  int priority)
438 {
439         struct shrinker *shrinker;
440         unsigned long freed = 0;
441
442         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
443                 return 0;
444
445         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
446                 /*
447                  * If we would return 0, our callers would understand that we
448                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
449                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
450                  * time.
451                  */
452                 freed = 1;
453                 goto out;
454         }
455
456         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
457                 struct shrink_control sc = {
458                         .gfp_mask = gfp_mask,
459                         .nid = nid,
460                         .memcg = memcg,
461                 };
462
463                 /*
464                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
465                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
466                  * passing NULL for memcg.
467                  */
468                 if (memcg_kmem_enabled() &&
469                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
470                         continue;
471
472                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
473                         sc.nid = 0;
474
475                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
476                 /*
477                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
478                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
479                  * by parallel ongoing shrinking.
480                  */
481                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
482                         freed = freed ? : 1;
483                         break;
484                 }
485         }
486
487         up_read(&shrinker_rwsem);
488 out:
489         cond_resched();
490         return freed;
491 }
492
493 void drop_slab_node(int nid)
494 {
495         unsigned long freed;
496
497         do {
498                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
499
500                 freed = 0;
501                 do {
502                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
503                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
504         } while (freed > 10);
505 }
506
507 void drop_slab(void)
508 {
509         int nid;
510
511         for_each_online_node(nid)
512                 drop_slab_node(nid);
513 }
514
515 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
516 {
517         /*
518          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
519          * that isolated the page, the page cache radix tree and
520          * optional buffer heads at page->private.
521          */
522         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
523                 HPAGE_PMD_NR : 1;
524         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
525 }
526
527 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
528 {
529         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
530                 return 1;
531         if (!inode_write_congested(inode))
532                 return 1;
533         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
534                 return 1;
535         return 0;
536 }
537
538 /*
539  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
540  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
541  * fsync(), msync() or close().
542  *
543  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
544  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
545  * that page is locked, the mapping is pinned.
546  *
547  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
548  * __GFP_FS.
549  */
550 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
551                                 struct page *page, int error)
552 {
553         lock_page(page);
554         if (page_mapping(page) == mapping)
555                 mapping_set_error(mapping, error);
556         unlock_page(page);
557 }
558
559 /* possible outcome of pageout() */
560 typedef enum {
561         /* failed to write page out, page is locked */
562         PAGE_KEEP,
563         /* move page to the active list, page is locked */
564         PAGE_ACTIVATE,
565         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
566         PAGE_SUCCESS,
567         /* page is clean and locked */
568         PAGE_CLEAN,
569 } pageout_t;
570
571 /*
572  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
573  * Calls ->writepage().
574  */
575 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
576                          struct scan_control *sc)
577 {
578         /*
579          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
580          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
581          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
582          * stalls if we need to run get_block().  We could test
583          * PagePrivate for that.
584          *
585          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
586          * this page's queue, we can perform writeback even if that
587          * will block.
588          *
589          * If the page is swapcache, write it back even if that would
590          * block, for some throttling. This happens by accident, because
591          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
592          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
593          */
594         if (!is_page_cache_freeable(page))
595                 return PAGE_KEEP;
596         if (!mapping) {
597                 /*
598                  * Some data journaling orphaned pages can have
599                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
600                  */
601                 if (page_has_private(page)) {
602                         if (try_to_free_buffers(page)) {
603                                 ClearPageDirty(page);
604                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
605                                 return PAGE_CLEAN;
606                         }
607                 }
608                 return PAGE_KEEP;
609         }
610         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
611                 return PAGE_ACTIVATE;
612         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
613                 return PAGE_KEEP;
614
615         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
616                 int res;
617                 struct writeback_control wbc = {
618                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
619                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
620                         .range_start = 0,
621                         .range_end = LLONG_MAX,
622                         .for_reclaim = 1,
623                 };
624
625                 SetPageReclaim(page);
626                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
627                 if (res < 0)
628                         handle_write_error(mapping, page, res);
629                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
630                         ClearPageReclaim(page);
631                         return PAGE_ACTIVATE;
632                 }
633
634                 if (!PageWriteback(page)) {
635                         /* synchronous write or broken a_ops? */
636                         ClearPageReclaim(page);
637                 }
638                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
639                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
640                 return PAGE_SUCCESS;
641         }
642
643         return PAGE_CLEAN;
644 }
645
646 /*
647  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
648  * gets returned with a refcount of 0.
649  */
650 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
651                             bool reclaimed)
652 {
653         unsigned long flags;
654         int refcount;
655
656         BUG_ON(!PageLocked(page));
657         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
658
659         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
660         /*
661          * The non racy check for a busy page.
662          *
663          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
664          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
665          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
666          * here, then the following race may occur:
667          *
668          * get_user_pages(&page);
669          * [user mapping goes away]
670          * write_to(page);
671          *                              !PageDirty(page)    [good]
672          * SetPageDirty(page);
673          * put_page(page);
674          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
675          *
676          * [oops, our write_to data is lost]
677          *
678          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
679          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
680          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
681          *
682          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
683          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
684          */
685         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
686                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
687         else
688                 refcount = 2;
689         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
690                 goto cannot_free;
691         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
692         if (unlikely(PageDirty(page))) {
693                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
694                 goto cannot_free;
695         }
696
697         if (PageSwapCache(page)) {
698                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
699                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
700                 __delete_from_swap_cache(page);
701                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
702                 put_swap_page(page, swap);
703         } else {
704                 void (*freepage)(struct page *);
705                 void *shadow = NULL;
706
707                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
708                 /*
709                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
710                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
711                  *
712                  * But don't store shadows in an address space that is
713                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
714                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
715                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
716                  * back.
717                  *
718                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
719                  * only page cache pages found in these are zero pages
720                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
721                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
722                  * same page_tree.
723                  */
724                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
725                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
726                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
727                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
728                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
729
730                 if (freepage != NULL)
731                         freepage(page);
732         }
733
734         return 1;
735
736 cannot_free:
737         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
738         return 0;
739 }
740
741 /*
742  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
743  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
744  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
745  * this page.
746  */
747 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
748 {
749         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
750                 /*
751                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
752                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
753                  * atomic operation.
754                  */
755                 page_ref_unfreeze(page, 1);
756                 return 1;
757         }
758         return 0;
759 }
760
761 /**
762  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
763  * @page: page to be put back to appropriate lru list
764  *
765  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
766  * Page may still be unevictable for other reasons.
767  *
768  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
769  */
770 void putback_lru_page(struct page *page)
771 {
772         bool is_unevictable;
773         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
774
775         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
776
777 redo:
778         ClearPageUnevictable(page);
779
780         if (page_evictable(page)) {
781                 /*
782                  * For evictable pages, we can use the cache.
783                  * In event of a race, worst case is we end up with an
784                  * unevictable page on [in]active list.
785                  * We know how to handle that.
786                  */
787                 is_unevictable = false;
788                 lru_cache_add(page);
789         } else {
790                 /*
791                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
792                  * list.
793                  */
794                 is_unevictable = true;
795                 add_page_to_unevictable_list(page);
796                 /*
797                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
798                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
799                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
800                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
801                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
802                  * the page back to the evictable list.
803                  *
804                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
805                  */
806                 smp_mb();
807         }
808
809         /*
810          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
811          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
812          * check after we added it to the list, again.
813          */
814         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
815                 if (!isolate_lru_page(page)) {
816                         put_page(page);
817                         goto redo;
818                 }
819                 /* This means someone else dropped this page from LRU
820                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
821                  * nothing to do here.
822                  */
823         }
824
825         if (was_unevictable && !is_unevictable)
826                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
827         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
828                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
829
830         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
831 }
832
833 enum page_references {
834         PAGEREF_RECLAIM,
835         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
836         PAGEREF_KEEP,
837         PAGEREF_ACTIVATE,
838 };
839
840 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
841                                                   struct scan_control *sc)
842 {
843         int referenced_ptes, referenced_page;
844         unsigned long vm_flags;
845
846         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
847                                           &vm_flags);
848         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
849
850         /*
851          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
852          * move the page to the unevictable list.
853          */
854         if (vm_flags & VM_LOCKED)
855                 return PAGEREF_RECLAIM;
856
857         if (referenced_ptes) {
858                 if (PageSwapBacked(page))
859                         return PAGEREF_ACTIVATE;
860                 /*
861                  * All mapped pages start out with page table
862                  * references from the instantiating fault, so we need
863                  * to look twice if a mapped file page is used more
864                  * than once.
865                  *
866                  * Mark it and spare it for another trip around the
867                  * inactive list.  Another page table reference will
868                  * lead to its activation.
869                  *
870                  * Note: the mark is set for activated pages as well
871                  * so that recently deactivated but used pages are
872                  * quickly recovered.
873                  */
874                 SetPageReferenced(page);
875
876                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
877                         return PAGEREF_ACTIVATE;
878
879                 /*
880                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
881                  */
882                 if (vm_flags & VM_EXEC)
883                         return PAGEREF_ACTIVATE;
884
885                 return PAGEREF_KEEP;
886         }
887
888         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
889         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
890                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
891
892         return PAGEREF_RECLAIM;
893 }
894
895 /* Check if a page is dirty or under writeback */
896 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
897                                        bool *dirty, bool *writeback)
898 {
899         struct address_space *mapping;
900
901         /*
902          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
903          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
904          */
905         if (!page_is_file_cache(page) ||
906             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
907                 *dirty = false;
908                 *writeback = false;
909                 return;
910         }
911
912         /* By default assume that the page flags are accurate */
913         *dirty = PageDirty(page);
914         *writeback = PageWriteback(page);
915
916         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
917         if (!page_has_private(page))
918                 return;
919
920         mapping = page_mapping(page);
921         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
922                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
923 }
924
925 struct reclaim_stat {
926         unsigned nr_dirty;
927         unsigned nr_unqueued_dirty;
928         unsigned nr_congested;
929         unsigned nr_writeback;
930         unsigned nr_immediate;
931         unsigned nr_activate;
932         unsigned nr_ref_keep;
933         unsigned nr_unmap_fail;
934 };
935
936 /*
937  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
938  */
939 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
940                                       struct pglist_data *pgdat,
941                                       struct scan_control *sc,
942                                       enum ttu_flags ttu_flags,
943                                       struct reclaim_stat *stat,
944                                       bool force_reclaim)
945 {
946         LIST_HEAD(ret_pages);
947         LIST_HEAD(free_pages);
948         int pgactivate = 0;
949         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
950         unsigned nr_dirty = 0;
951         unsigned nr_congested = 0;
952         unsigned nr_reclaimed = 0;
953         unsigned nr_writeback = 0;
954         unsigned nr_immediate = 0;
955         unsigned nr_ref_keep = 0;
956         unsigned nr_unmap_fail = 0;
957
958         cond_resched();
959
960         while (!list_empty(page_list)) {
961                 struct address_space *mapping;
962                 struct page *page;
963                 int may_enter_fs;
964                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
965                 bool dirty, writeback;
966
967                 cond_resched();
968
969                 page = lru_to_page(page_list);
970                 list_del(&page->lru);
971
972                 if (!trylock_page(page))
973                         goto keep;
974
975                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
976
977                 sc->nr_scanned++;
978
979                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
980                         goto activate_locked;
981
982                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
983                         goto keep_locked;
984
985                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
986                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
987                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
988                         sc->nr_scanned++;
989
990                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
991                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
992
993                 /*
994                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
995                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
996                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
997                  * is all dirty unqueued pages.
998                  */
999                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1000                 if (dirty || writeback)
1001                         nr_dirty++;
1002
1003                 if (dirty && !writeback)
1004                         nr_unqueued_dirty++;
1005
1006                 /*
1007                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1008                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1009                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1010                  * end of the LRU a second time.
1011                  */
1012                 mapping = page_mapping(page);
1013                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1014                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1015                     (writeback && PageReclaim(page)))
1016                         nr_congested++;
1017
1018                 /*
1019                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1020                  * are three cases to consider.
1021                  *
1022                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1023                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1024                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1025                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1026                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1027                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1028                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1029                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1030                  *    caller can stall after page list has been processed.
1031                  *
1032                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1033                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1034                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1035                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1036                  *    reclaim and continue scanning.
1037                  *
1038                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1039                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1040                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1041                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1042                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1043                  *    would probably show more reasons.
1044                  *
1045                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1046                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1047                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1048                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1049                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1050                  *
1051                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1052                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1053                  * inactive list and refilling from the active list. The
1054                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1055                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1056                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1057                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1058                  * takes to write them to disk.
1059                  */
1060                 if (PageWriteback(page)) {
1061                         /* Case 1 above */
1062                         if (current_is_kswapd() &&
1063                             PageReclaim(page) &&
1064                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1065                                 nr_immediate++;
1066                                 goto activate_locked;
1067
1068                         /* Case 2 above */
1069                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1070                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1071                                 /*
1072                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1073                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1074                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1075                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1076                                  * enough to care.  What we do want is for this
1077                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1078                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1079                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1080                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1081                                  */
1082                                 SetPageReclaim(page);
1083                                 nr_writeback++;
1084                                 goto activate_locked;
1085
1086                         /* Case 3 above */
1087                         } else {
1088                                 unlock_page(page);
1089                                 wait_on_page_writeback(page);
1090                                 /* then go back and try same page again */
1091                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1092                                 continue;
1093                         }
1094                 }
1095
1096                 if (!force_reclaim)
1097                         references = page_check_references(page, sc);
1098
1099                 switch (references) {
1100                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1101                         goto activate_locked;
1102                 case PAGEREF_KEEP:
1103                         nr_ref_keep++;
1104                         goto keep_locked;
1105                 case PAGEREF_RECLAIM:
1106                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1107                         ; /* try to reclaim the page below */
1108                 }
1109
1110                 /*
1111                  * Anonymous process memory has backing store?
1112                  * Try to allocate it some swap space here.
1113                  * Lazyfree page could be freed directly
1114                  */
1115                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1116                         if (!PageSwapCache(page)) {
1117                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1118                                         goto keep_locked;
1119                                 if (PageTransHuge(page)) {
1120                                         /* cannot split THP, skip it */
1121                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1122                                                 goto activate_locked;
1123                                         /*
1124                                          * Split pages without a PMD map right
1125                                          * away. Chances are some or all of the
1126                                          * tail pages can be freed without IO.
1127                                          */
1128                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1129                                             split_huge_page_to_list(page,
1130                                                                     page_list))
1131                                                 goto activate_locked;
1132                                 }
1133                                 if (!add_to_swap(page)) {
1134                                         if (!PageTransHuge(page))
1135                                                 goto activate_locked;
1136                                         /* Fallback to swap normal pages */
1137                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1138                                                                     page_list))
1139                                                 goto activate_locked;
1140 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1141                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1142 #endif
1143                                         if (!add_to_swap(page))
1144                                                 goto activate_locked;
1145                                 }
1146
1147                                 may_enter_fs = 1;
1148
1149                                 /* Adding to swap updated mapping */
1150                                 mapping = page_mapping(page);
1151                         }
1152                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1153                         /* Split file THP */
1154                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1155                                 goto keep_locked;
1156                 }
1157
1158                 /*
1159                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1160                  * processes. Try to unmap it here.
1161                  */
1162                 if (page_mapped(page)) {
1163                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1164
1165                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1166                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1167                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1168                                 nr_unmap_fail++;
1169                                 goto activate_locked;
1170                         }
1171                 }
1172
1173                 if (PageDirty(page)) {
1174                         /*
1175                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1176                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1177                          * injecting inefficient single-page IO into
1178                          * flusher writeback as much as possible: only
1179                          * write pages when we've encountered many
1180                          * dirty pages, and when we've already scanned
1181                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1182                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1183                          */
1184                         if (page_is_file_cache(page) &&
1185                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1186                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1187                                 /*
1188                                  * Immediately reclaim when written back.
1189                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1190                                  * except we already have the page isolated
1191                                  * and know it's dirty
1192                                  */
1193                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1194                                 SetPageReclaim(page);
1195
1196                                 goto activate_locked;
1197                         }
1198
1199                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1200                                 goto keep_locked;
1201                         if (!may_enter_fs)
1202                                 goto keep_locked;
1203                         if (!sc->may_writepage)
1204                                 goto keep_locked;
1205
1206                         /*
1207                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1208                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1209                          * starts and then write it out here.
1210                          */
1211                         try_to_unmap_flush_dirty();
1212                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1213                         case PAGE_KEEP:
1214                                 goto keep_locked;
1215                         case PAGE_ACTIVATE:
1216                                 goto activate_locked;
1217                         case PAGE_SUCCESS:
1218                                 if (PageWriteback(page))
1219                                         goto keep;
1220                                 if (PageDirty(page))
1221                                         goto keep;
1222
1223                                 /*
1224                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1225                                  * ahead and try to reclaim the page.
1226                                  */
1227                                 if (!trylock_page(page))
1228                                         goto keep;
1229                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1230                                         goto keep_locked;
1231                                 mapping = page_mapping(page);
1232                         case PAGE_CLEAN:
1233                                 ; /* try to free the page below */
1234                         }
1235                 }
1236
1237                 /*
1238                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1239                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1240                  * the page as well.
1241                  *
1242                  * We do this even if the page is PageDirty().
1243                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1244                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1245                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1246                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1247                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1248                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1249                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1250                  *
1251                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1252                  * the pages which were not successfully invalidated in
1253                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1254                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1255                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1256                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1257                  */
1258                 if (page_has_private(page)) {
1259                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1260                                 goto activate_locked;
1261                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1262                                 unlock_page(page);
1263                                 if (put_page_testzero(page))
1264                                         goto free_it;
1265                                 else {
1266                                         /*
1267                                          * rare race with speculative reference.
1268                                          * the speculative reference will free
1269                                          * this page shortly, so we may
1270                                          * increment nr_reclaimed here (and
1271                                          * leave it off the LRU).
1272                                          */
1273                                         nr_reclaimed++;
1274                                         continue;
1275                                 }
1276                         }
1277                 }
1278
1279                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1280                         /* follow __remove_mapping for reference */
1281                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1282                                 goto keep_locked;
1283                         if (PageDirty(page)) {
1284                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1285                                 goto keep_locked;
1286                         }
1287
1288                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1289                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1290                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1291                         goto keep_locked;
1292                 /*
1293                  * At this point, we have no other references and there is
1294                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1295                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1296                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1297                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1298                  */
1299                 __ClearPageLocked(page);
1300 free_it:
1301                 nr_reclaimed++;
1302
1303                 /*
1304                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1305                  * appear not as the counts should be low
1306                  */
1307                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1308                         mem_cgroup_uncharge(page);
1309                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1310                 } else
1311                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1312                 continue;
1313
1314 activate_locked:
1315                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1316                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1317                                                 PageMlocked(page)))
1318                         try_to_free_swap(page);
1319                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1320                 if (!PageMlocked(page)) {
1321                         SetPageActive(page);
1322                         pgactivate++;
1323                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1324                 }
1325 keep_locked:
1326                 unlock_page(page);
1327 keep:
1328                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1329                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1330         }
1331
1332         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1333         try_to_unmap_flush();
1334         free_unref_page_list(&free_pages);
1335
1336         list_splice(&ret_pages, page_list);
1337         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1338
1339         if (stat) {
1340                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1341                 stat->nr_congested = nr_congested;
1342                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1343                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1344                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1345                 stat->nr_activate = pgactivate;
1346                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1347                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1348         }
1349         return nr_reclaimed;
1350 }
1351
1352 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1353                                             struct list_head *page_list)
1354 {
1355         struct scan_control sc = {
1356                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1357                 .priority = DEF_PRIORITY,
1358                 .may_unmap = 1,
1359         };
1360         unsigned long ret;
1361         struct page *page, *next;
1362         LIST_HEAD(clean_pages);
1363
1364         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1365                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1366                     !__PageMovable(page)) {
1367                         ClearPageActive(page);
1368                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1369                 }
1370         }
1371
1372         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1373                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1374         list_splice(&clean_pages, page_list);
1375         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1376         return ret;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1381  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1382  * freed elsewhere are also ignored.
1383  *
1384  * page:        page to consider
1385  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1386  *
1387  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1388  */
1389 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1390 {
1391         int ret = -EINVAL;
1392
1393         /* Only take pages on the LRU. */
1394         if (!PageLRU(page))
1395                 return ret;
1396
1397         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1398         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1399                 return ret;
1400
1401         ret = -EBUSY;
1402
1403         /*
1404          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1405          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1406          * blocking - clean pages for the most part.
1407          *
1408          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1409          * that it is possible to migrate without blocking
1410          */
1411         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1412                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1413                 if (PageWriteback(page))
1414                         return ret;
1415
1416                 if (PageDirty(page)) {
1417                         struct address_space *mapping;
1418                         bool migrate_dirty;
1419
1420                         /*
1421                          * Only pages without mappings or that have a
1422                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1423                          * without blocking. However, we can be racing with
1424                          * truncation so it's necessary to lock the page
1425                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1426                          * the page lock until after the page is removed
1427                          * from the page cache.
1428                          */
1429                         if (!trylock_page(page))
1430                                 return ret;
1431
1432                         mapping = page_mapping(page);
1433                         migrate_dirty = mapping && mapping->a_ops->migratepage;
1434                         unlock_page(page);
1435                         if (!migrate_dirty)
1436                                 return ret;
1437                 }
1438         }
1439
1440         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1441                 return ret;
1442
1443         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1444                 /*
1445                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1446                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1447                  * page release code relies on it.
1448                  */
1449                 ClearPageLRU(page);
1450                 ret = 0;
1451         }
1452
1453         return ret;
1454 }
1455
1456
1457 /*
1458  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1459  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1460  */
1461 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1462                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1463 {
1464         int zid;
1465
1466         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1467                 if (!nr_zone_taken[zid])
1468                         continue;
1469
1470                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1471 #ifdef CONFIG_MEMCG
1472                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1473 #endif
1474         }
1475
1476 }
1477
1478 /*
1479  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1480  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1481  * and working on them outside the LRU lock.
1482  *
1483  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1484  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1485  *
1486  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1487  *
1488  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1489  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1490  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1491  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1492  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1493  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1494  * @lru:        LRU list id for isolating
1495  *
1496  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1497  */
1498 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1499                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1500                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1501                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1502 {
1503         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1504         unsigned long nr_taken = 0;
1505         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1506         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1507         unsigned long skipped = 0;
1508         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1509         LIST_HEAD(pages_skipped);
1510
1511         scan = 0;
1512         for (total_scan = 0;
1513              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1514              total_scan++) {
1515                 struct page *page;
1516
1517                 page = lru_to_page(src);
1518                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1519
1520                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1521
1522                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1523                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1524                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1525                         continue;
1526                 }
1527
1528                 /*
1529                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1530                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1531                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1532                  * pages, triggering a premature OOM.
1533                  */
1534                 scan++;
1535                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1536                 case 0:
1537                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1538                         nr_taken += nr_pages;
1539                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1540                         list_move(&page->lru, dst);
1541                         break;
1542
1543                 case -EBUSY:
1544                         /* else it is being freed elsewhere */
1545                         list_move(&page->lru, src);
1546                         continue;
1547
1548                 default:
1549                         BUG();
1550                 }
1551         }
1552
1553         /*
1554          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1555          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1556          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1557          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1558          * system at risk of premature OOM.
1559          */
1560         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1561                 int zid;
1562
1563                 list_splice(&pages_skipped, src);
1564                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1565                         if (!nr_skipped[zid])
1566                                 continue;
1567
1568                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1569                         skipped += nr_skipped[zid];
1570                 }
1571         }
1572         *nr_scanned = total_scan;
1573         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1574                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1575         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1576         return nr_taken;
1577 }
1578
1579 /**
1580  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1581  * @page: page to isolate from its LRU list
1582  *
1583  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1584  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1585  *
1586  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1587  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1588  *
1589  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1590  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1591  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1592  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1593  *
1594  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1595  * found will be decremented.
1596  *
1597  * Restrictions:
1598  *
1599  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1600  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1601  *     without a stable reference).
1602  * (2) the lru_lock must not be held.
1603  * (3) interrupts must be enabled.
1604  */
1605 int isolate_lru_page(struct page *page)
1606 {
1607         int ret = -EBUSY;
1608
1609         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1610         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1611
1612         if (PageLRU(page)) {
1613                 struct zone *zone = page_zone(page);
1614                 struct lruvec *lruvec;
1615
1616                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1617                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1618                 if (PageLRU(page)) {
1619                         int lru = page_lru(page);
1620                         get_page(page);
1621                         ClearPageLRU(page);
1622                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1623                         ret = 0;
1624                 }
1625                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1626         }
1627         return ret;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1632  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1633  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1634  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1635  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1636  */
1637 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1638                 struct scan_control *sc)
1639 {
1640         unsigned long inactive, isolated;
1641
1642         if (current_is_kswapd())
1643                 return 0;
1644
1645         if (!sane_reclaim(sc))
1646                 return 0;
1647
1648         if (file) {
1649                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1650                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1651         } else {
1652                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1653                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1654         }
1655
1656         /*
1657          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1658          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1659          * deadlock.
1660          */
1661         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1662                 inactive >>= 3;
1663
1664         return isolated > inactive;
1665 }
1666
1667 static noinline_for_stack void
1668 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1669 {
1670         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1671         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1672         LIST_HEAD(pages_to_free);
1673
1674         /*
1675          * Put back any unfreeable pages.
1676          */
1677         while (!list_empty(page_list)) {
1678                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1679                 int lru;
1680
1681                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1682                 list_del(&page->lru);
1683                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1684                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1685                         putback_lru_page(page);
1686                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1687                         continue;
1688                 }
1689
1690                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1691
1692                 SetPageLRU(page);
1693                 lru = page_lru(page);
1694                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1695
1696                 if (is_active_lru(lru)) {
1697                         int file = is_file_lru(lru);
1698                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1699                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1700                 }
1701                 if (put_page_testzero(page)) {
1702                         __ClearPageLRU(page);
1703                         __ClearPageActive(page);
1704                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1705
1706                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1707                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1708                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1709                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1710                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1711                         } else
1712                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1713                 }
1714         }
1715
1716         /*
1717          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1718          */
1719         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1724  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1725  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1726  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1727  */
1728 static int current_may_throttle(void)
1729 {
1730         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1731                 current->backing_dev_info == NULL ||
1732                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1733 }
1734
1735 /*
1736  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1737  * of reclaimed pages
1738  */
1739 static noinline_for_stack unsigned long
1740 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1741                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1742 {
1743         LIST_HEAD(page_list);
1744         unsigned long nr_scanned;
1745         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1746         unsigned long nr_taken;
1747         struct reclaim_stat stat = {};
1748         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1749         int file = is_file_lru(lru);
1750         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1751         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1752         bool stalled = false;
1753
1754         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1755                 if (stalled)
1756                         return 0;
1757
1758                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1759                 msleep(100);
1760                 stalled = true;
1761
1762                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1763                 if (fatal_signal_pending(current))
1764                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1765         }
1766
1767         lru_add_drain();
1768
1769         if (!sc->may_unmap)
1770                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1771
1772         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1773
1774         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1775                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1776
1777         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1778         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1779
1780         if (current_is_kswapd()) {
1781                 if (global_reclaim(sc))
1782                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1783                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1784                                    nr_scanned);
1785         } else {
1786                 if (global_reclaim(sc))
1787                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1788                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1789                                    nr_scanned);
1790         }
1791         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1792
1793         if (nr_taken == 0)
1794                 return 0;
1795
1796         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1797                                 &stat, false);
1798
1799         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1800
1801         if (current_is_kswapd()) {
1802                 if (global_reclaim(sc))
1803                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1804                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1805                                    nr_reclaimed);
1806         } else {
1807                 if (global_reclaim(sc))
1808                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1809                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1810                                    nr_reclaimed);
1811         }
1812
1813         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1814
1815         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1816
1817         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1818
1819         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1820         free_unref_page_list(&page_list);
1821
1822         /*
1823          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1824          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1825          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1826          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1827          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1828          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1829          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1830          * same way balance_dirty_pages() manages.
1831          *
1832          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1833          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1834          * are encountered in the nr_immediate check below.
1835          */
1836         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1837                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1838
1839         /*
1840          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1841          * stalling here.
1842          */
1843         if (sane_reclaim(sc)) {
1844                 /*
1845                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1846                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1847                  */
1848                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1849                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1850
1851                 /*
1852                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1853                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1854                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1855                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1856                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1857                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1858                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1859                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1860                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1861                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1862                  */
1863                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1864                         wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1865                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1866                 }
1867
1868                 /*
1869                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1870                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1871                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1872                  * they are written so also forcibly stall.
1873                  */
1874                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1875                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1876         }
1877
1878         /*
1879          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1880          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1881          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1882          */
1883         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1884             current_may_throttle())
1885                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1886
1887         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1888                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1889                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1890                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1891                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1892                         stat.nr_unmap_fail,
1893                         sc->priority, file);
1894         return nr_reclaimed;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1899  *
1900  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1901  * processes, from rmap.
1902  *
1903  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1904  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1905  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1906  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1907  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1908  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1909  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1910  *
1911  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1912  * But we had to alter page->flags anyway.
1913  *
1914  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1915  */
1916
1917 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1918                                      struct list_head *list,
1919                                      struct list_head *pages_to_free,
1920                                      enum lru_list lru)
1921 {
1922         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1923         struct page *page;
1924         int nr_pages;
1925         int nr_moved = 0;
1926
1927         while (!list_empty(list)) {
1928                 page = lru_to_page(list);
1929                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1930
1931                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1932                 SetPageLRU(page);
1933
1934                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1935                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1936                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1937
1938                 if (put_page_testzero(page)) {
1939                         __ClearPageLRU(page);
1940                         __ClearPageActive(page);
1941                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1942
1943                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1944                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1945                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1946                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1947                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1948                         } else
1949                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1950                 } else {
1951                         nr_moved += nr_pages;
1952                 }
1953         }
1954
1955         if (!is_active_lru(lru)) {
1956                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1957                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1958                                    nr_moved);
1959         }
1960
1961         return nr_moved;
1962 }
1963
1964 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1965                                struct lruvec *lruvec,
1966                                struct scan_control *sc,
1967                                enum lru_list lru)
1968 {
1969         unsigned long nr_taken;
1970         unsigned long nr_scanned;
1971         unsigned long vm_flags;
1972         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1973         LIST_HEAD(l_active);
1974         LIST_HEAD(l_inactive);
1975         struct page *page;
1976         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1977         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1978         unsigned nr_rotated = 0;
1979         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1980         int file = is_file_lru(lru);
1981         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1982
1983         lru_add_drain();
1984
1985         if (!sc->may_unmap)
1986                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1987
1988         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1989
1990         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1991                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1992
1993         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1994         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1995
1996         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1997         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
1998
1999         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2000
2001         while (!list_empty(&l_hold)) {
2002                 cond_resched();
2003                 page = lru_to_page(&l_hold);
2004                 list_del(&page->lru);
2005
2006                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2007                         putback_lru_page(page);
2008                         continue;
2009                 }
2010
2011                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2012                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2013                                 if (page_has_private(page))
2014                                         try_to_release_page(page, 0);
2015                                 unlock_page(page);
2016                         }
2017                 }
2018
2019                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2020                                     &vm_flags)) {
2021                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2022                         /*
2023                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2024                          * give them one more trip around the active list. So
2025                          * that executable code get better chances to stay in
2026                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2027                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2028                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2029                          * so we ignore them here.
2030                          */
2031                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2032                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2033                                 continue;
2034                         }
2035                 }
2036
2037                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2038                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2039         }
2040
2041         /*
2042          * Move pages back to the lru list.
2043          */
2044         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2045         /*
2046          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2047          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2048          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2049          * get_scan_count.
2050          */
2051         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2052
2053         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2054         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2055         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2056         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2057
2058         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2059         free_unref_page_list(&l_hold);
2060         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2061                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2062 }
2063
2064 /*
2065  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2066  * to do too much work.
2067  *
2068  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2069  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2070  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2071  *
2072  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2073  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2074  *
2075  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2076  *
2077  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2078  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2079  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2080  *
2081  * total     target    max
2082  * memory    ratio     inactive
2083  * -------------------------------------
2084  *   10MB       1         5MB
2085  *  100MB       1        50MB
2086  *    1GB       3       250MB
2087  *   10GB      10       0.9GB
2088  *  100GB      31         3GB
2089  *    1TB     101        10GB
2090  *   10TB     320        32GB
2091  */
2092 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2093                                  struct mem_cgroup *memcg,
2094                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2095 {
2096         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2097         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2098         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2099         unsigned long inactive, active;
2100         unsigned long inactive_ratio;
2101         unsigned long refaults;
2102         unsigned long gb;
2103
2104         /*
2105          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2106          * is pointless.
2107          */
2108         if (!file && !total_swap_pages)
2109                 return false;
2110
2111         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2112         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2113
2114         if (memcg)
2115                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2116         else
2117                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2118
2119         /*
2120          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2121          * is being established. Disable active list protection to get
2122          * rid of the stale workingset quickly.
2123          */
2124         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2125                 inactive_ratio = 0;
2126         } else {
2127                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2128                 if (gb)
2129                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2130                 else
2131                         inactive_ratio = 1;
2132         }
2133
2134         if (actual_reclaim)
2135                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2136                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2137                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2138                         inactive_ratio, file);
2139
2140         return inactive * inactive_ratio < active;
2141 }
2142
2143 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2144                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2145                                  struct scan_control *sc)
2146 {
2147         if (is_active_lru(lru)) {
2148                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2149                                          memcg, sc, true))
2150                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2151                 return 0;
2152         }
2153
2154         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2155 }
2156
2157 enum scan_balance {
2158         SCAN_EQUAL,
2159         SCAN_FRACT,
2160         SCAN_ANON,
2161         SCAN_FILE,
2162 };
2163
2164 /*
2165  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2166  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2167  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2168  * onto the active list instead of evict.
2169  *
2170  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2171  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2172  */
2173 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2174                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2175                            unsigned long *lru_pages)
2176 {
2177         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2178         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2179         u64 fraction[2];
2180         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2181         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2182         unsigned long anon_prio, file_prio;
2183         enum scan_balance scan_balance;
2184         unsigned long anon, file;
2185         unsigned long ap, fp;
2186         enum lru_list lru;
2187
2188         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2189         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2190                 scan_balance = SCAN_FILE;
2191                 goto out;
2192         }
2193
2194         /*
2195          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2196          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2197          * disable swapping for individual groups completely when
2198          * using the memory controller's swap limit feature would be
2199          * too expensive.
2200          */
2201         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2202                 scan_balance = SCAN_FILE;
2203                 goto out;
2204         }
2205
2206         /*
2207          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2208          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2209          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2210          */
2211         if (!sc->priority && swappiness) {
2212                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2213                 goto out;
2214         }
2215
2216         /*
2217          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2218          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2219          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2220          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2221          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2222          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2223          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2224          */
2225         if (global_reclaim(sc)) {
2226                 unsigned long pgdatfile;
2227                 unsigned long pgdatfree;
2228                 int z;
2229                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2230
2231                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2232                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2233                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2234
2235                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2236                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2237                         if (!managed_zone(zone))
2238                                 continue;
2239
2240                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2241                 }
2242
2243                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2244                         /*
2245                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2246                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2247                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2248                          */
2249                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2250                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2251                                         >> sc->priority) {
2252                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2253                                 goto out;
2254                         }
2255                 }
2256         }
2257
2258         /*
2259          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2260          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2261          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2262          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2263          * Without the second condition we could end up never scanning an
2264          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2265          * system is under heavy pressure.
2266          */
2267         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2268             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2269                 scan_balance = SCAN_FILE;
2270                 goto out;
2271         }
2272
2273         scan_balance = SCAN_FRACT;
2274
2275         /*
2276          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2277          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2278          */
2279         anon_prio = swappiness;
2280         file_prio = 200 - anon_prio;
2281
2282         /*
2283          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2284          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2285          * ratios to determine how valuable each cache is.
2286          *
2287          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2288          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2289          * up weighing recent references more than old ones.
2290          *
2291          * anon in [0], file in [1]
2292          */
2293
2294         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2295                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2296         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2297                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2298
2299         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2300         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2301                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2302                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2303         }
2304
2305         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2306                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2307                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2308         }
2309
2310         /*
2311          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2312          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2313          * each list that were recently referenced and in active use.
2314          */
2315         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2316         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2317
2318         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2319         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2320         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2321
2322         fraction[0] = ap;
2323         fraction[1] = fp;
2324         denominator = ap + fp + 1;
2325 out:
2326         *lru_pages = 0;
2327         for_each_evictable_lru(lru) {
2328                 int file = is_file_lru(lru);
2329                 unsigned long size;
2330                 unsigned long scan;
2331
2332                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2333                 scan = size >> sc->priority;
2334                 /*
2335                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2336                  * scrape out the remaining cache.
2337                  */
2338                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2339                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2340
2341                 switch (scan_balance) {
2342                 case SCAN_EQUAL:
2343                         /* Scan lists relative to size */
2344                         break;
2345                 case SCAN_FRACT:
2346                         /*
2347                          * Scan types proportional to swappiness and
2348                          * their relative recent reclaim efficiency.
2349                          */
2350                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2351                                          denominator);
2352                         break;
2353                 case SCAN_FILE:
2354                 case SCAN_ANON:
2355                         /* Scan one type exclusively */
2356                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2357                                 size = 0;
2358                                 scan = 0;
2359                         }
2360                         break;
2361                 default:
2362                         /* Look ma, no brain */
2363                         BUG();
2364                 }
2365
2366                 *lru_pages += size;
2367                 nr[lru] = scan;
2368         }
2369 }
2370
2371 /*
2372  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2373  */
2374 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2375                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2376 {
2377         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2378         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2379         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2380         unsigned long nr_to_scan;
2381         enum lru_list lru;
2382         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2383         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2384         struct blk_plug plug;
2385         bool scan_adjusted;
2386
2387         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2388
2389         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2390         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2391
2392         /*
2393          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2394          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2395          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2396          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2397          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2398          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2399          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2400          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2401          * dropped to zero at the first pass.
2402          */
2403         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2404                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2405
2406         blk_start_plug(&plug);
2407         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2408                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2409                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2410                 unsigned long nr_scanned;
2411
2412                 for_each_evictable_lru(lru) {
2413                         if (nr[lru]) {
2414                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2415                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2416
2417                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2418                                                             lruvec, memcg, sc);
2419                         }
2420                 }
2421
2422                 cond_resched();
2423
2424                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2425                         continue;
2426
2427                 /*
2428                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2429                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2430                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2431                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2432                  * proportional to the original scan target.
2433                  */
2434                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2435                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2436
2437                 /*
2438                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2439                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2440                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2441                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2442                  */
2443                 if (!nr_file || !nr_anon)
2444                         break;
2445
2446                 if (nr_file > nr_anon) {
2447                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2448                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2449                         lru = LRU_BASE;
2450                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2451                 } else {
2452                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2453                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2454                         lru = LRU_FILE;
2455                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2456                 }
2457
2458                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2459                 nr[lru] = 0;
2460                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2461
2462                 /*
2463                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2464                  * scan target and the percentage scanning already complete
2465                  */
2466                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2467                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2468                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2469                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2470
2471                 lru += LRU_ACTIVE;
2472                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2473                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2474                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2475
2476                 scan_adjusted = true;
2477         }
2478         blk_finish_plug(&plug);
2479         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2480
2481         /*
2482          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2483          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2484          */
2485         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2486                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2487                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2488 }
2489
2490 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2491 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2492 {
2493         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2494                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2495                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2496                 return true;
2497
2498         return false;
2499 }
2500
2501 /*
2502  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2503  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2504  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2505  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2506  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2507  */
2508 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2509                                         unsigned long nr_reclaimed,
2510                                         unsigned long nr_scanned,
2511                                         struct scan_control *sc)
2512 {
2513         unsigned long pages_for_compaction;
2514         unsigned long inactive_lru_pages;
2515         int z;
2516
2517         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2518         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2519                 return false;
2520
2521         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2522         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2523                 /*
2524                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2525                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2526                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2527                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2528                  */
2529                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2530                         return false;
2531         } else {
2532                 /*
2533                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2534                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2535                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2536                  * pages that were scanned. This will return to the
2537                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2538                  * the resulting allocation attempt fails
2539                  */
2540                 if (!nr_reclaimed)
2541                         return false;
2542         }
2543
2544         /*
2545          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2546          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2547          */
2548         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2549         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2550         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2551                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2552         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2553                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2554                 return true;
2555
2556         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2557         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2558                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2559                 if (!managed_zone(zone))
2560                         continue;
2561
2562                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2563                 case COMPACT_SUCCESS:
2564                 case COMPACT_CONTINUE:
2565                         return false;
2566                 default:
2567                         /* check next zone */
2568                         ;
2569                 }
2570         }
2571         return true;
2572 }
2573
2574 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2575 {
2576         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2577         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2578         bool reclaimable = false;
2579
2580         do {
2581                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2582                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2583                         .pgdat = pgdat,
2584                         .priority = sc->priority,
2585                 };
2586                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2587                 struct mem_cgroup *memcg;
2588
2589                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2590                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2591
2592                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2593                 do {
2594                         unsigned long lru_pages;
2595                         unsigned long reclaimed;
2596                         unsigned long scanned;
2597
2598                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2599                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2600                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2601                                         continue;
2602                                 }
2603                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2604                         }
2605
2606                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2607                         scanned = sc->nr_scanned;
2608                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2609                         node_lru_pages += lru_pages;
2610
2611                         if (memcg)
2612                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2613                                             memcg, sc->priority);
2614
2615                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2616                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2617                                    sc->nr_scanned - scanned,
2618                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2619
2620                         /*
2621                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2622                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2623                          * node.
2624                          *
2625                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2626                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2627                          * retry with decreasing priority if one round over the
2628                          * whole hierarchy is not sufficient.
2629                          */
2630                         if (!global_reclaim(sc) &&
2631                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2632                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2633                                 break;
2634                         }
2635                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2636
2637                 if (global_reclaim(sc))
2638                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2639                                     sc->priority);
2640
2641                 if (reclaim_state) {
2642                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2643                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2644                 }
2645
2646                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2647                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2648                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2649                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2650
2651                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2652                         reclaimable = true;
2653
2654         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2655                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2656
2657         /*
2658          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2659          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2660          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2661          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2662          */
2663         if (reclaimable)
2664                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2665
2666         return reclaimable;
2667 }
2668
2669 /*
2670  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2671  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2672  * should reclaim first.
2673  */
2674 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2675 {
2676         unsigned long watermark;
2677         enum compact_result suitable;
2678
2679         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2680         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2681                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2682                 return true;
2683         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2684                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2685                 return false;
2686
2687         /*
2688          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2689          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2690          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2691          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2692          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2693          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2694          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2695          */
2696         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2697
2698         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2699 }
2700
2701 /*
2702  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2703  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2704  * request.
2705  *
2706  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2707  * scan then give up on it.
2708  */
2709 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2710 {
2711         struct zoneref *z;
2712         struct zone *zone;
2713         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2714         unsigned long nr_soft_scanned;
2715         gfp_t orig_mask;
2716         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2717
2718         /*
2719          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2720          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2721          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2722          */
2723         orig_mask = sc->gfp_mask;
2724         if (buffer_heads_over_limit) {
2725                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2726                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2727         }
2728
2729         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2730                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2731                 /*
2732                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2733                  * to global LRU.
2734                  */
2735                 if (global_reclaim(sc)) {
2736                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2737                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2738                                 continue;
2739
2740                         /*
2741                          * If we already have plenty of memory free for
2742                          * compaction in this zone, don't free any more.
2743                          * Even though compaction is invoked for any
2744                          * non-zero order, only frequent costly order
2745                          * reclamation is disruptive enough to become a
2746                          * noticeable problem, like transparent huge
2747                          * page allocations.
2748                          */
2749                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2750                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2751                             compaction_ready(zone, sc)) {
2752                                 sc->compaction_ready = true;
2753                                 continue;
2754                         }
2755
2756                         /*
2757                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2758                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2759                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2760                          * the user prefers lower zones being preserved.
2761                          */
2762                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2763                                 continue;
2764
2765                         /*
2766                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2767                          * and returns the number of reclaimed pages and
2768                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2769                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2770                          */
2771                         nr_soft_scanned = 0;
2772                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2773                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2774                                                 &nr_soft_scanned);
2775                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2776                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2777                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2778                 }
2779
2780                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2781                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2782                         continue;
2783                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2784                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2785         }
2786
2787         /*
2788          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2789          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2790          */
2791         sc->gfp_mask = orig_mask;
2792 }
2793
2794 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2795 {
2796         struct mem_cgroup *memcg;
2797
2798         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2799         do {
2800                 unsigned long refaults;
2801                 struct lruvec *lruvec;
2802
2803                 if (memcg)
2804                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2805                 else
2806                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2807
2808                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2809                 lruvec->refaults = refaults;
2810         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2811 }
2812
2813 /*
2814  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2815  *
2816  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2817  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2818  *
2819  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2820  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2821  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2822  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2823  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2824  * work, and the allocation attempt will fail.
2825  *
2826  * returns:     0, if no pages reclaimed
2827  *              else, the number of pages reclaimed
2828  */
2829 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2830                                           struct scan_control *sc)
2831 {
2832         int initial_priority = sc->priority;
2833         pg_data_t *last_pgdat;
2834         struct zoneref *z;
2835         struct zone *zone;
2836 retry:
2837         delayacct_freepages_start();
2838
2839         if (global_reclaim(sc))
2840                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2841
2842         do {
2843                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2844                                 sc->priority);
2845                 sc->nr_scanned = 0;
2846                 shrink_zones(zonelist, sc);
2847
2848                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2849                         break;
2850
2851                 if (sc->compaction_ready)
2852                         break;
2853
2854                 /*
2855                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2856                  * writepage even in laptop mode.
2857                  */
2858                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2859                         sc->may_writepage = 1;
2860         } while (--sc->priority >= 0);
2861
2862         last_pgdat = NULL;
2863         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2864                                         sc->nodemask) {
2865                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2866                         continue;
2867                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2868                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2869         }
2870
2871         delayacct_freepages_end();
2872
2873         if (sc->nr_reclaimed)
2874                 return sc->nr_reclaimed;
2875
2876         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2877         if (sc->compaction_ready)
2878                 return 1;
2879
2880         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2881         if (sc->memcg_low_skipped) {
2882                 sc->priority = initial_priority;
2883                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2884                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2885                 goto retry;
2886         }
2887
2888         return 0;
2889 }
2890
2891 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2892 {
2893         struct zone *zone;
2894         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2895         unsigned long free_pages = 0;
2896         int i;
2897         bool wmark_ok;
2898
2899         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2900                 return true;
2901
2902         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2903                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2904                 if (!managed_zone(zone))
2905                         continue;
2906
2907                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2908                         continue;
2909
2910                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2911                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2912         }
2913
2914         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2915         if (!pfmemalloc_reserve)
2916                 return true;
2917
2918         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2919
2920         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2921         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2922                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2923                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2924                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2925         }
2926
2927         return wmark_ok;
2928 }
2929
2930 /*
2931  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2932  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2933  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2934  * when the low watermark is reached.
2935  *
2936  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2937  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2938  */
2939 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2940                                         nodemask_t *nodemask)
2941 {
2942         struct zoneref *z;
2943         struct zone *zone;
2944         pg_data_t *pgdat = NULL;
2945
2946         /*
2947          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2948          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2949          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2950          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2951          * processes to block on log_wait_commit().
2952          */
2953         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2954                 goto out;
2955
2956         /*
2957          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2958          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2959          */
2960         if (fatal_signal_pending(current))
2961                 goto out;
2962
2963         /*
2964          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2965          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2966          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2967          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2968          *
2969          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2970          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2971          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2972          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2973          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2974          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2975          * should make reasonable progress.
2976          */
2977         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2978                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2979                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2980                         continue;
2981
2982                 /* Throttle based on the first usable node */
2983                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2984                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2985                         goto out;
2986                 break;
2987         }
2988
2989         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2990         if (!pgdat)
2991                 goto out;
2992
2993         /* Account for the throttling */
2994         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2995
2996         /*
2997          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2998          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2999          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3000          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3001          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3002          * second before continuing.
3003          */
3004         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3005                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3006                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3007
3008                 goto check_pending;
3009         }
3010
3011         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3012         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3013                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3014
3015 check_pending:
3016         if (fatal_signal_pending(current))
3017                 return true;
3018
3019 out:
3020         return false;
3021 }
3022
3023 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3024                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3025 {
3026         unsigned long nr_reclaimed;
3027         struct scan_control sc = {
3028                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3029                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3030                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3031                 .order = order,
3032                 .nodemask = nodemask,
3033                 .priority = DEF_PRIORITY,
3034                 .may_writepage = !laptop_mode,
3035                 .may_unmap = 1,
3036                 .may_swap = 1,
3037         };
3038
3039         /*
3040          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3041          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3042          * point.
3043          */
3044         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3045                 return 1;
3046
3047         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3048                                 sc.may_writepage,
3049                                 sc.gfp_mask,
3050                                 sc.reclaim_idx);
3051
3052         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3053
3054         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3055
3056         return nr_reclaimed;
3057 }
3058
3059 #ifdef CONFIG_MEMCG
3060
3061 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3062                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3063                                                 pg_data_t *pgdat,
3064                                                 unsigned long *nr_scanned)
3065 {
3066         struct scan_control sc = {
3067                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3068                 .target_mem_cgroup = memcg,
3069                 .may_writepage = !laptop_mode,
3070                 .may_unmap = 1,
3071                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3072                 .may_swap = !noswap,
3073         };
3074         unsigned long lru_pages;
3075
3076         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3077                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3078
3079         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3080                                                       sc.may_writepage,
3081                                                       sc.gfp_mask,
3082                                                       sc.reclaim_idx);
3083
3084         /*
3085          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3086          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3087          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3088          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3089          * the priority and make it zero.
3090          */
3091         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3092
3093         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3094
3095         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3096         return sc.nr_reclaimed;
3097 }
3098
3099 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3100                                            unsigned long nr_pages,
3101                                            gfp_t gfp_mask,
3102                                            bool may_swap)
3103 {
3104         struct zonelist *zonelist;
3105         unsigned long nr_reclaimed;
3106         int nid;
3107         unsigned int noreclaim_flag;
3108         struct scan_control sc = {
3109                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3110                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3111                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3112                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3113                 .target_mem_cgroup = memcg,
3114                 .priority = DEF_PRIORITY,
3115                 .may_writepage = !laptop_mode,
3116                 .may_unmap = 1,
3117                 .may_swap = may_swap,
3118         };
3119
3120         /*
3121          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3122          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3123          * scan does not need to be the current node.
3124          */
3125         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3126
3127         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3128
3129         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3130                                             sc.may_writepage,
3131                                             sc.gfp_mask,
3132                                             sc.reclaim_idx);
3133
3134         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3135         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3136         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3137
3138         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3139
3140         return nr_reclaimed;
3141 }
3142 #endif
3143
3144 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3145                                 struct scan_control *sc)
3146 {
3147         struct mem_cgroup *memcg;
3148
3149         if (!total_swap_pages)
3150                 return;
3151
3152         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3153         do {
3154                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3155
3156                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3157                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3158                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3159
3160                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3161         } while (memcg);
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3166  * and classzone_idx
3167  */
3168 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3169 {
3170         int i;
3171         unsigned long mark = -1;
3172         struct zone *zone;
3173
3174         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3175                 zone = pgdat->node_zones + i;
3176
3177                 if (!managed_zone(zone))
3178                         continue;
3179
3180                 mark = high_wmark_pages(zone);
3181                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3182                         return true;
3183         }
3184
3185         /*
3186          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3187          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3188          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3189          */
3190         if (mark == -1)
3191                 return true;
3192
3193         return false;
3194 }
3195
3196 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3197 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3198 {
3199         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3200         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3201         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3202 }
3203
3204 /*
3205  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3206  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3207  *
3208  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3209  */
3210 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3211 {
3212         /*
3213          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3214          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3215          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3216          * throttled. There is also a potential race if processes get
3217          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3218          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3219          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3220          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3221          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3222          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3223          * that here we are under prepare_to_wait().
3224          */
3225         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3226                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3227
3228         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3229         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3230                 return true;
3231
3232         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3233                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3234                 return true;
3235         }
3236
3237         return false;
3238 }
3239
3240 /*
3241  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3242  * zone that is currently unbalanced.
3243  *
3244  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3245  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3246  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3247  */
3248 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3249                                struct scan_control *sc)
3250 {
3251         struct zone *zone;
3252         int z;
3253
3254         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3255         sc->nr_to_reclaim = 0;
3256         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3257                 zone = pgdat->node_zones + z;
3258                 if (!managed_zone(zone))
3259                         continue;
3260
3261                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3262         }
3263
3264         /*
3265          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3266          * now pressure is applied based on node LRU order.
3267          */
3268         shrink_node(pgdat, sc);
3269
3270         /*
3271          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3272          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3273          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3274          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3275          * can direct reclaim/compact.
3276          */
3277         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3278                 sc->order = 0;
3279
3280         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3281 }
3282
3283 /*
3284  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3285  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3286  * balanced.
3287  *
3288  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3289  *
3290  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3291  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3292  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3293  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3294  * balanced.
3295  */
3296 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3297 {
3298         int i;
3299         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3300         unsigned long nr_soft_scanned;
3301         struct zone *zone;
3302         struct scan_control sc = {
3303                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3304                 .order = order,
3305                 .priority = DEF_PRIORITY,
3306                 .may_writepage = !laptop_mode,
3307                 .may_unmap = 1,
3308                 .may_swap = 1,
3309         };
3310         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3311
3312         do {
3313                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3314                 bool raise_priority = true;
3315
3316                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3317
3318                 /*
3319                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3320                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3321                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3322                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3323                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3324                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3325                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3326                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3327                  */
3328                 if (buffer_heads_over_limit) {
3329                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3330                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3331                                 if (!managed_zone(zone))
3332                                         continue;
3333
3334                                 sc.reclaim_idx = i;
3335                                 break;
3336                         }
3337                 }
3338
3339                 /*
3340                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3341                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3342                  * have adjusted it.
3343                  */
3344                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3345                         goto out;
3346
3347                 /*
3348                  * Do some background aging of the anon list, to give
3349                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3350                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3351                  * about consistent aging.
3352                  */
3353                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3354
3355                 /*
3356                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3357                  * even in laptop mode.
3358                  */
3359                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3360                         sc.may_writepage = 1;
3361
3362                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3363                 sc.nr_scanned = 0;
3364                 nr_soft_scanned = 0;
3365                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3366                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3367                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3368
3369                 /*
3370                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3371                  * enough pages are already being scanned that that high
3372                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3373                  */
3374                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3375                         raise_priority = false;
3376
3377                 /*
3378                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3379                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3380                  * able to safely make forward progress. Wake them
3381                  */
3382                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3383                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3384                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3385
3386                 /* Check if kswapd should be suspending */
3387                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3388                         break;
3389
3390                 /*
3391                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3392                  * progress in reclaiming pages
3393                  */
3394                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3395                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3396                         sc.priority--;
3397         } while (sc.priority >= 1);
3398
3399         if (!sc.nr_reclaimed)
3400                 pgdat->kswapd_failures++;
3401
3402 out:
3403         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3404         /*
3405          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3406          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3407          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3408          * remain at the higher level.
3409          */
3410         return sc.order;
3411 }
3412
3413 /*
3414  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3415  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3416  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3417  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3418  * was recently woke for.
3419  */
3420 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3421                                            enum zone_type classzone_idx)
3422 {
3423         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3424                 return classzone_idx;
3425
3426         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3427 }
3428
3429 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3430                                 unsigned int classzone_idx)
3431 {
3432         long remaining = 0;
3433         DEFINE_WAIT(wait);
3434
3435         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3436                 return;
3437
3438         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3439
3440         /*
3441          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3442          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3443          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3444          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3445          * succeed.
3446          */
3447         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3448                 /*
3449                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3450                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3451                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3452                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3453                  */
3454                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3455
3456                 /*
3457                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3458                  * allocation of the requested order possible.
3459                  */
3460                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3461
3462                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3463
3464                 /*
3465                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3466                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3467                  * the previous request that slept prematurely.
3468                  */
3469                 if (remaining) {
3470                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3471                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3472                 }
3473
3474                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3475                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3476         }
3477
3478         /*
3479          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3480          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3481          */
3482         if (!remaining &&
3483             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3484                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3485
3486                 /*
3487                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3488                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3489                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3490                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3491                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3492                  * them before going back to sleep.
3493                  */
3494                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3495
3496                 if (!kthread_should_stop())
3497                         schedule();
3498
3499                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3500         } else {
3501                 if (remaining)
3502                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3503                 else
3504                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3505         }
3506         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3507 }
3508
3509 /*
3510  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3511  * from the init process.
3512  *
3513  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3514  * free memory available even if there is no other activity
3515  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3516  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3517  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3518  *
3519  * If there are applications that are active memory-allocators
3520  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3521  */
3522 static int kswapd(void *p)
3523 {
3524         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3525         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3526         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3527         struct task_struct *tsk = current;
3528
3529         struct reclaim_state reclaim_state = {
3530                 .reclaimed_slab = 0,
3531         };
3532         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3533
3534         if (!cpumask_empty(cpumask))
3535                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3536         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3537
3538         /*
3539          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3540          * and that if we need more memory we should get access to it
3541          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3542          * never get caught in the normal page freeing logic.
3543          *
3544          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3545          * you need a small amount of memory in order to be able to
3546          * page out something else, and this flag essentially protects
3547          * us from recursively trying to free more memory as we're
3548          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3549          */
3550         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3551         set_freezable();
3552
3553         pgdat->kswapd_order = 0;
3554         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3555         for ( ; ; ) {
3556                 bool ret;
3557
3558                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3559                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3560
3561 kswapd_try_sleep:
3562                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3563                                         classzone_idx);
3564
3565                 /* Read the new order and classzone_idx */
3566                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3567                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3568                 pgdat->kswapd_order = 0;
3569                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3570
3571                 ret = try_to_freeze();
3572                 if (kthread_should_stop())
3573                         break;
3574
3575                 /*
3576                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3577                  * after returning from the refrigerator
3578                  */
3579                 if (ret)
3580                         continue;
3581
3582                 /*
3583                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3584                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3585                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3586                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3587                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3588                  * request (alloc_order).
3589                  */
3590                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3591                                                 alloc_order);
3592                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3593                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3594                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3595                 if (reclaim_order < alloc_order)
3596                         goto kswapd_try_sleep;
3597         }
3598
3599         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3600         current->reclaim_state = NULL;
3601
3602         return 0;
3603 }
3604
3605 /*
3606  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3607  */
3608 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3609 {
3610         pg_data_t *pgdat;
3611
3612         if (!managed_zone(zone))
3613                 return;
3614
3615         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3616                 return;
3617         pgdat = zone->zone_pgdat;
3618         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3619                                                            classzone_idx);
3620         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3621         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3622                 return;
3623
3624         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3625         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3626                 return;
3627
3628         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3629                 return;
3630
3631         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3632         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3633 }
3634
3635 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3636 /*
3637  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3638  * freed pages.
3639  *
3640  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3641  * LRU order by reclaiming preferentially
3642  * inactive > active > active referenced > active mapped
3643  */
3644 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3645 {
3646         struct reclaim_state reclaim_state;
3647         struct scan_control sc = {
3648                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3649                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3650                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3651                 .priority = DEF_PRIORITY,
3652                 .may_writepage = 1,
3653                 .may_unmap = 1,
3654                 .may_swap = 1,
3655                 .hibernation_mode = 1,
3656         };
3657         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3658         struct task_struct *p = current;
3659         unsigned long nr_reclaimed;
3660         unsigned int noreclaim_flag;
3661
3662         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3663         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3664         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3665         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3666
3667         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3668
3669         p->reclaim_state = NULL;
3670         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3671         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3672
3673         return nr_reclaimed;
3674 }
3675 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3676
3677 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3678    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3679    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3680    restore their cpu bindings. */
3681 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3682 {
3683         int nid;
3684
3685         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3686                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3687                 const struct cpumask *mask;
3688
3689                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3690
3691                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3692                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3693                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3694         }
3695         return 0;
3696 }
3697
3698 /*
3699  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3700  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3701  */
3702 int kswapd_run(int nid)
3703 {
3704         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3705         int ret = 0;
3706
3707         if (pgdat->kswapd)
3708                 return 0;
3709
3710         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3711         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3712                 /* failure at boot is fatal */
3713                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3714                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3715                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3716                 pgdat->kswapd = NULL;
3717         }
3718         return ret;
3719 }
3720
3721 /*
3722  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3723  * hold mem_hotplug_begin/end().
3724  */
3725 void kswapd_stop(int nid)
3726 {
3727         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3728
3729         if (kswapd) {
3730                 kthread_stop(kswapd);
3731                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3732         }
3733 }
3734
3735 static int __init kswapd_init(void)
3736 {
3737         int nid, ret;
3738
3739         swap_setup();
3740         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3741                 kswapd_run(nid);
3742         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3743                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3744                                         NULL);
3745         WARN_ON(ret < 0);
3746         return 0;
3747 }
3748
3749 module_init(kswapd_init)
3750
3751 #ifdef CONFIG_NUMA
3752 /*
3753  * Node reclaim mode
3754  *
3755  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3756  * the watermarks.
3757  */
3758 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3759
3760 #define RECLAIM_OFF 0
3761 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3762 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3763 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3764
3765 /*
3766  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3767  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3768  * a zone.
3769  */
3770 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3771
3772 /*
3773  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3774  * occur.
3775  */
3776 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3777
3778 /*
3779  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3780  * slab reclaim needs to occur.
3781  */
3782 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3783
3784 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3785 {
3786         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3787         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3788                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3789
3790         /*
3791          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3792          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3793          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3794          */
3795         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3796 }
3797
3798 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3799 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3800 {
3801         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3802         unsigned long delta = 0;
3803
3804         /*
3805          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3806          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3807          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3808          * a better estimate
3809          */
3810         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3811                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3812         else
3813                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3814
3815         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3816         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3817                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3818
3819         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3820         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3821                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3822
3823         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3824 }
3825
3826 /*
3827  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3828  */
3829 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3830 {
3831         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3832         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3833         struct task_struct *p = current;
3834         struct reclaim_state reclaim_state;
3835         unsigned int noreclaim_flag;
3836         struct scan_control sc = {
3837                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3838                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3839                 .order = order,
3840                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3841                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3842                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3843                 .may_swap = 1,
3844                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3845         };
3846
3847         cond_resched();
3848         /*
3849          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3850          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3851          * and RECLAIM_UNMAP.
3852          */
3853         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3854         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3855         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3856         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3857         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3858
3859         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3860                 /*
3861                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3862                  * priorities until we have enough memory freed.
3863                  */
3864                 do {
3865                         shrink_node(pgdat, &sc);
3866                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3867         }
3868
3869         p->reclaim_state = NULL;
3870         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3871         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3872         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3873         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3874 }
3875
3876 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3877 {
3878         int ret;
3879
3880         /*
3881          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3882          * slab pages if we are over the defined limits.
3883          *
3884          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3885          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3886          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3887          * if less than a specified percentage of the node is used by
3888          * unmapped file backed pages.
3889          */
3890         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3891             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3892                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3893
3894         /*
3895          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3896          */
3897         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3898                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3899
3900         /*
3901          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3902          * have associated processors. This will favor the local processor
3903          * over remote processors and spread off node memory allocations
3904          * as wide as possible.
3905          */
3906         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3907                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3908
3909         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3910                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3911
3912         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3913         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3914
3915         if (!ret)
3916                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3917
3918         return ret;
3919 }
3920 #endif
3921
3922 /*
3923  * page_evictable - test whether a page is evictable
3924  * @page: the page to test
3925  *
3926  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3927  * lists vs unevictable list.
3928  *
3929  * Reasons page might not be evictable:
3930  * (1) page's mapping marked unevictable
3931  * (2) page is part of an mlocked VMA
3932  *
3933  */
3934 int page_evictable(struct page *page)
3935 {
3936         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3937 }
3938
3939 #ifdef CONFIG_SHMEM
3940 /**
3941  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3942  * @pages:      array of pages to check
3943  * @nr_pages:   number of pages to check
3944  *
3945  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3946  *
3947  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3948  */
3949 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3950 {
3951         struct lruvec *lruvec;
3952         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3953         int pgscanned = 0;
3954         int pgrescued = 0;
3955         int i;
3956
3957         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3958                 struct page *page = pages[i];
3959                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3960
3961                 pgscanned++;
3962                 if (pagepgdat != pgdat) {
3963                         if (pgdat)
3964                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3965                         pgdat = pagepgdat;
3966                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3967                 }
3968                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3969
3970                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3971                         continue;
3972
3973                 if (page_evictable(page)) {
3974                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3975
3976                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3977                         ClearPageUnevictable(page);
3978                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3979                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3980                         pgrescued++;
3981                 }
3982         }
3983
3984         if (pgdat) {
3985                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3986                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3987                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3988         }
3989 }
3990 #endif /* CONFIG_SHMEM */