GNU Linux-libre 4.14.313-gnu1
[releases.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 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
224 {
225         unsigned long nr;
226
227         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
228              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
229              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
230
231         if (get_nr_swap_pages() > 0)
232                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
233                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
234                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
235
236         return nr;
237 }
238
239 /**
240  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
241  * @lruvec: lru vector
242  * @lru: lru to use
243  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
244  */
245 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
246 {
247         unsigned long lru_size;
248         int zid;
249
250         if (!mem_cgroup_disabled())
251                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
252         else
253                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
254
255         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
256                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
257                 unsigned long size;
258
259                 if (!managed_zone(zone))
260                         continue;
261
262                 if (!mem_cgroup_disabled())
263                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
264                 else
265                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
266                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
267                 lru_size -= min(size, lru_size);
268         }
269
270         return lru_size;
271
272 }
273
274 /*
275  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
276  */
277 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
278 {
279         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
280
281         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
282                 size *= nr_node_ids;
283
284         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
285         if (!shrinker->nr_deferred)
286                 return -ENOMEM;
287
288         down_write(&shrinker_rwsem);
289         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
290         up_write(&shrinker_rwsem);
291         return 0;
292 }
293 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
294
295 /*
296  * Remove one
297  */
298 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
299 {
300         if (!shrinker->nr_deferred)
301                 return;
302         down_write(&shrinker_rwsem);
303         list_del(&shrinker->list);
304         up_write(&shrinker_rwsem);
305         kfree(shrinker->nr_deferred);
306         shrinker->nr_deferred = NULL;
307 }
308 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
309
310 #define SHRINK_BATCH 128
311
312 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
313                                     struct shrinker *shrinker,
314                                     unsigned long nr_scanned,
315                                     unsigned long nr_eligible)
316 {
317         unsigned long freed = 0;
318         unsigned long long delta;
319         long total_scan;
320         long freeable;
321         long nr;
322         long new_nr;
323         int nid = shrinkctl->nid;
324         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
325                                           : SHRINK_BATCH;
326         long scanned = 0, next_deferred;
327
328         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
329         if (freeable == 0)
330                 return 0;
331
332         /*
333          * copy the current shrinker scan count into a local variable
334          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
335          * don't also do this scanning work.
336          */
337         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
338
339         total_scan = nr;
340         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
341         delta *= freeable;
342         do_div(delta, nr_eligible + 1);
343         total_scan += delta;
344         if (total_scan < 0) {
345                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
346                        shrinker->scan_objects, total_scan);
347                 total_scan = freeable;
348                 next_deferred = nr;
349         } else
350                 next_deferred = total_scan;
351
352         /*
353          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
354          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
355          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
356          * nr being built up so when a shrink that can do some work
357          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
358          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
359          * memory.
360          *
361          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
362          * a large delta change is calculated directly.
363          */
364         if (delta < freeable / 4)
365                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
366
367         /*
368          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
369          * never try to free more than twice the estimate number of
370          * freeable entries.
371          */
372         if (total_scan > freeable * 2)
373                 total_scan = freeable * 2;
374
375         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
376                                    nr_scanned, nr_eligible,
377                                    freeable, delta, total_scan);
378
379         /*
380          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
381          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
382          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
383          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
384          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
385          * objects spread over several slabs with usage less than the
386          * batch_size.
387          *
388          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
389          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
390          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
391          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
392          * possible.
393          */
394         while (total_scan >= batch_size ||
395                total_scan >= freeable) {
396                 unsigned long ret;
397                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
398
399                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
400                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
401                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
402                 if (ret == SHRINK_STOP)
403                         break;
404                 freed += ret;
405
406                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
407                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
408                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
409
410                 cond_resched();
411         }
412
413         if (next_deferred >= scanned)
414                 next_deferred -= scanned;
415         else
416                 next_deferred = 0;
417         /*
418          * move the unused scan count back into the shrinker in a
419          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
420          * scan, there is no need to do an update.
421          */
422         if (next_deferred > 0)
423                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
424                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
425         else
426                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
427
428         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
429         return freed;
430 }
431
432 /**
433  * shrink_slab - shrink slab caches
434  * @gfp_mask: allocation context
435  * @nid: node whose slab caches to target
436  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
437  * @nr_scanned: pressure numerator
438  * @nr_eligible: pressure denominator
439  *
440  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
441  *
442  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
443  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
444  *
445  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
446  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
447  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
448  * shrinkers are called.
449  *
450  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
451  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
452  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
453  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
454  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
455  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
456  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
457  *
458  * Returns the number of reclaimed slab objects.
459  */
460 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
461                                  struct mem_cgroup *memcg,
462                                  unsigned long nr_scanned,
463                                  unsigned long nr_eligible)
464 {
465         struct shrinker *shrinker;
466         unsigned long freed = 0;
467
468         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
469                 return 0;
470
471         if (nr_scanned == 0)
472                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
473
474         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
475                 /*
476                  * If we would return 0, our callers would understand that we
477                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
478                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
479                  * time.
480                  */
481                 freed = 1;
482                 goto out;
483         }
484
485         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
486                 struct shrink_control sc = {
487                         .gfp_mask = gfp_mask,
488                         .nid = nid,
489                         .memcg = memcg,
490                 };
491
492                 /*
493                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
494                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
495                  * passing NULL for memcg.
496                  */
497                 if (memcg_kmem_enabled() &&
498                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
499                         continue;
500
501                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
502                         sc.nid = 0;
503
504                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
505                 /*
506                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
507                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
508                  * by parallel ongoing shrinking.
509                  */
510                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
511                         freed = freed ? : 1;
512                         break;
513                 }
514         }
515
516         up_read(&shrinker_rwsem);
517 out:
518         cond_resched();
519         return freed;
520 }
521
522 void drop_slab_node(int nid)
523 {
524         unsigned long freed;
525
526         do {
527                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
528
529                 freed = 0;
530                 do {
531                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
532                                              1000, 1000);
533                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
534         } while (freed > 10);
535 }
536
537 void drop_slab(void)
538 {
539         int nid;
540
541         for_each_online_node(nid)
542                 drop_slab_node(nid);
543 }
544
545 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
546 {
547         /*
548          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
549          * that isolated the page, the page cache radix tree and
550          * optional buffer heads at page->private.
551          */
552         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
553                 HPAGE_PMD_NR : 1;
554         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
555 }
556
557 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
558 {
559         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
560                 return 1;
561         if (!inode_write_congested(inode))
562                 return 1;
563         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
564                 return 1;
565         return 0;
566 }
567
568 /*
569  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
570  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
571  * fsync(), msync() or close().
572  *
573  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
574  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
575  * that page is locked, the mapping is pinned.
576  *
577  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
578  * __GFP_FS.
579  */
580 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
581                                 struct page *page, int error)
582 {
583         lock_page(page);
584         if (page_mapping(page) == mapping)
585                 mapping_set_error(mapping, error);
586         unlock_page(page);
587 }
588
589 /* possible outcome of pageout() */
590 typedef enum {
591         /* failed to write page out, page is locked */
592         PAGE_KEEP,
593         /* move page to the active list, page is locked */
594         PAGE_ACTIVATE,
595         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
596         PAGE_SUCCESS,
597         /* page is clean and locked */
598         PAGE_CLEAN,
599 } pageout_t;
600
601 /*
602  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
603  * Calls ->writepage().
604  */
605 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
606                          struct scan_control *sc)
607 {
608         /*
609          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
610          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
611          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
612          * stalls if we need to run get_block().  We could test
613          * PagePrivate for that.
614          *
615          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
616          * this page's queue, we can perform writeback even if that
617          * will block.
618          *
619          * If the page is swapcache, write it back even if that would
620          * block, for some throttling. This happens by accident, because
621          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
622          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
623          */
624         if (!is_page_cache_freeable(page))
625                 return PAGE_KEEP;
626         if (!mapping) {
627                 /*
628                  * Some data journaling orphaned pages can have
629                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
630                  */
631                 if (page_has_private(page)) {
632                         if (try_to_free_buffers(page)) {
633                                 ClearPageDirty(page);
634                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
635                                 return PAGE_CLEAN;
636                         }
637                 }
638                 return PAGE_KEEP;
639         }
640         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
641                 return PAGE_ACTIVATE;
642         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
643                 return PAGE_KEEP;
644
645         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
646                 int res;
647                 struct writeback_control wbc = {
648                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
649                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
650                         .range_start = 0,
651                         .range_end = LLONG_MAX,
652                         .for_reclaim = 1,
653                 };
654
655                 SetPageReclaim(page);
656                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
657                 if (res < 0)
658                         handle_write_error(mapping, page, res);
659                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
660                         ClearPageReclaim(page);
661                         return PAGE_ACTIVATE;
662                 }
663
664                 if (!PageWriteback(page)) {
665                         /* synchronous write or broken a_ops? */
666                         ClearPageReclaim(page);
667                 }
668                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
669                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
670                 return PAGE_SUCCESS;
671         }
672
673         return PAGE_CLEAN;
674 }
675
676 /*
677  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
678  * gets returned with a refcount of 0.
679  */
680 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
681                             bool reclaimed)
682 {
683         unsigned long flags;
684         int refcount;
685
686         BUG_ON(!PageLocked(page));
687         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
688
689         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
690         /*
691          * The non racy check for a busy page.
692          *
693          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
694          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
695          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
696          * here, then the following race may occur:
697          *
698          * get_user_pages(&page);
699          * [user mapping goes away]
700          * write_to(page);
701          *                              !PageDirty(page)    [good]
702          * SetPageDirty(page);
703          * put_page(page);
704          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
705          *
706          * [oops, our write_to data is lost]
707          *
708          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
709          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
710          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
711          *
712          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
713          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
714          */
715         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
716                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
717         else
718                 refcount = 2;
719         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
720                 goto cannot_free;
721         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
722         if (unlikely(PageDirty(page))) {
723                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
724                 goto cannot_free;
725         }
726
727         if (PageSwapCache(page)) {
728                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
729                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
730                 __delete_from_swap_cache(page);
731                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
732                 put_swap_page(page, swap);
733         } else {
734                 void (*freepage)(struct page *);
735                 void *shadow = NULL;
736
737                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
738                 /*
739                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
740                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
741                  *
742                  * But don't store shadows in an address space that is
743                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
744                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
745                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
746                  * back.
747                  *
748                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
749                  * only page cache pages found in these are zero pages
750                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
751                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
752                  * same page_tree.
753                  */
754                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
755                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
756                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
757                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
758                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
759
760                 if (freepage != NULL)
761                         freepage(page);
762         }
763
764         return 1;
765
766 cannot_free:
767         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
768         return 0;
769 }
770
771 /*
772  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
773  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
774  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
775  * this page.
776  */
777 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
778 {
779         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
780                 /*
781                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
782                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
783                  * atomic operation.
784                  */
785                 page_ref_unfreeze(page, 1);
786                 return 1;
787         }
788         return 0;
789 }
790
791 /**
792  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
793  * @page: page to be put back to appropriate lru list
794  *
795  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
796  * Page may still be unevictable for other reasons.
797  *
798  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
799  */
800 void putback_lru_page(struct page *page)
801 {
802         bool is_unevictable;
803         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
804
805         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
806
807 redo:
808         ClearPageUnevictable(page);
809
810         if (page_evictable(page)) {
811                 /*
812                  * For evictable pages, we can use the cache.
813                  * In event of a race, worst case is we end up with an
814                  * unevictable page on [in]active list.
815                  * We know how to handle that.
816                  */
817                 is_unevictable = false;
818                 lru_cache_add(page);
819         } else {
820                 /*
821                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
822                  * list.
823                  */
824                 is_unevictable = true;
825                 add_page_to_unevictable_list(page);
826                 /*
827                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
828                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
829                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
830                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
831                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
832                  * the page back to the evictable list.
833                  *
834                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
835                  */
836                 smp_mb();
837         }
838
839         /*
840          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
841          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
842          * check after we added it to the list, again.
843          */
844         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
845                 if (!isolate_lru_page(page)) {
846                         put_page(page);
847                         goto redo;
848                 }
849                 /* This means someone else dropped this page from LRU
850                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
851                  * nothing to do here.
852                  */
853         }
854
855         if (was_unevictable && !is_unevictable)
856                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
857         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
858                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
859
860         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
861 }
862
863 enum page_references {
864         PAGEREF_RECLAIM,
865         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
866         PAGEREF_KEEP,
867         PAGEREF_ACTIVATE,
868 };
869
870 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
871                                                   struct scan_control *sc)
872 {
873         int referenced_ptes, referenced_page;
874         unsigned long vm_flags;
875
876         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
877                                           &vm_flags);
878         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
879
880         /*
881          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
882          * move the page to the unevictable list.
883          */
884         if (vm_flags & VM_LOCKED)
885                 return PAGEREF_RECLAIM;
886
887         if (referenced_ptes) {
888                 if (PageSwapBacked(page))
889                         return PAGEREF_ACTIVATE;
890                 /*
891                  * All mapped pages start out with page table
892                  * references from the instantiating fault, so we need
893                  * to look twice if a mapped file page is used more
894                  * than once.
895                  *
896                  * Mark it and spare it for another trip around the
897                  * inactive list.  Another page table reference will
898                  * lead to its activation.
899                  *
900                  * Note: the mark is set for activated pages as well
901                  * so that recently deactivated but used pages are
902                  * quickly recovered.
903                  */
904                 SetPageReferenced(page);
905
906                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
907                         return PAGEREF_ACTIVATE;
908
909                 /*
910                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
911                  */
912                 if (vm_flags & VM_EXEC)
913                         return PAGEREF_ACTIVATE;
914
915                 return PAGEREF_KEEP;
916         }
917
918         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
919         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
920                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
921
922         return PAGEREF_RECLAIM;
923 }
924
925 /* Check if a page is dirty or under writeback */
926 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
927                                        bool *dirty, bool *writeback)
928 {
929         struct address_space *mapping;
930
931         /*
932          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
933          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
934          */
935         if (!page_is_file_cache(page) ||
936             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
937                 *dirty = false;
938                 *writeback = false;
939                 return;
940         }
941
942         /* By default assume that the page flags are accurate */
943         *dirty = PageDirty(page);
944         *writeback = PageWriteback(page);
945
946         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
947         if (!page_has_private(page))
948                 return;
949
950         mapping = page_mapping(page);
951         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
952                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
953 }
954
955 struct reclaim_stat {
956         unsigned nr_dirty;
957         unsigned nr_unqueued_dirty;
958         unsigned nr_congested;
959         unsigned nr_writeback;
960         unsigned nr_immediate;
961         unsigned nr_activate;
962         unsigned nr_ref_keep;
963         unsigned nr_unmap_fail;
964 };
965
966 /*
967  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
968  */
969 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
970                                       struct pglist_data *pgdat,
971                                       struct scan_control *sc,
972                                       enum ttu_flags ttu_flags,
973                                       struct reclaim_stat *stat,
974                                       bool force_reclaim)
975 {
976         LIST_HEAD(ret_pages);
977         LIST_HEAD(free_pages);
978         int pgactivate = 0;
979         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
980         unsigned nr_dirty = 0;
981         unsigned nr_congested = 0;
982         unsigned nr_reclaimed = 0;
983         unsigned nr_writeback = 0;
984         unsigned nr_immediate = 0;
985         unsigned nr_ref_keep = 0;
986         unsigned nr_unmap_fail = 0;
987
988         cond_resched();
989
990         while (!list_empty(page_list)) {
991                 struct address_space *mapping;
992                 struct page *page;
993                 int may_enter_fs;
994                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
995                 bool dirty, writeback;
996
997                 cond_resched();
998
999                 page = lru_to_page(page_list);
1000                 list_del(&page->lru);
1001
1002                 if (!trylock_page(page))
1003                         goto keep;
1004
1005                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1006
1007                 sc->nr_scanned++;
1008
1009                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1010                         goto activate_locked;
1011
1012                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1013                         goto keep_locked;
1014
1015                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1016                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1017                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1018                         sc->nr_scanned++;
1019
1020                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1021                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1022
1023                 /*
1024                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
1025                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1026                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1027                  * is all dirty unqueued pages.
1028                  */
1029                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1030                 if (dirty || writeback)
1031                         nr_dirty++;
1032
1033                 if (dirty && !writeback)
1034                         nr_unqueued_dirty++;
1035
1036                 /*
1037                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1038                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1039                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1040                  * end of the LRU a second time.
1041                  */
1042                 mapping = page_mapping(page);
1043                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1044                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1045                     (writeback && PageReclaim(page)))
1046                         nr_congested++;
1047
1048                 /*
1049                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1050                  * are three cases to consider.
1051                  *
1052                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1053                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1054                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1055                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1056                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1057                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1058                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1059                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1060                  *    caller can stall after page list has been processed.
1061                  *
1062                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1063                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1064                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1065                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1066                  *    reclaim and continue scanning.
1067                  *
1068                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1069                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1070                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1071                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1072                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1073                  *    would probably show more reasons.
1074                  *
1075                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1076                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1077                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1078                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1079                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1080                  *
1081                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1082                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1083                  * inactive list and refilling from the active list. The
1084                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1085                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1086                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1087                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1088                  * takes to write them to disk.
1089                  */
1090                 if (PageWriteback(page)) {
1091                         /* Case 1 above */
1092                         if (current_is_kswapd() &&
1093                             PageReclaim(page) &&
1094                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1095                                 nr_immediate++;
1096                                 goto activate_locked;
1097
1098                         /* Case 2 above */
1099                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1100                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1101                                 /*
1102                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1103                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1104                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1105                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1106                                  * enough to care.  What we do want is for this
1107                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1108                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1109                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1110                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1111                                  */
1112                                 SetPageReclaim(page);
1113                                 nr_writeback++;
1114                                 goto activate_locked;
1115
1116                         /* Case 3 above */
1117                         } else {
1118                                 unlock_page(page);
1119                                 wait_on_page_writeback(page);
1120                                 /* then go back and try same page again */
1121                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1122                                 continue;
1123                         }
1124                 }
1125
1126                 if (!force_reclaim)
1127                         references = page_check_references(page, sc);
1128
1129                 switch (references) {
1130                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1131                         goto activate_locked;
1132                 case PAGEREF_KEEP:
1133                         nr_ref_keep++;
1134                         goto keep_locked;
1135                 case PAGEREF_RECLAIM:
1136                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1137                         ; /* try to reclaim the page below */
1138                 }
1139
1140                 /*
1141                  * Anonymous process memory has backing store?
1142                  * Try to allocate it some swap space here.
1143                  * Lazyfree page could be freed directly
1144                  */
1145                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1146                         if (!PageSwapCache(page)) {
1147                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1148                                         goto keep_locked;
1149                                 if (PageTransHuge(page)) {
1150                                         /* cannot split THP, skip it */
1151                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1152                                                 goto activate_locked;
1153                                         /*
1154                                          * Split pages without a PMD map right
1155                                          * away. Chances are some or all of the
1156                                          * tail pages can be freed without IO.
1157                                          */
1158                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1159                                             split_huge_page_to_list(page,
1160                                                                     page_list))
1161                                                 goto activate_locked;
1162                                 }
1163                                 if (!add_to_swap(page)) {
1164                                         if (!PageTransHuge(page))
1165                                                 goto activate_locked;
1166                                         /* Fallback to swap normal pages */
1167                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1168                                                                     page_list))
1169                                                 goto activate_locked;
1170 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1171                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1172 #endif
1173                                         if (!add_to_swap(page))
1174                                                 goto activate_locked;
1175                                 }
1176
1177                                 may_enter_fs = 1;
1178
1179                                 /* Adding to swap updated mapping */
1180                                 mapping = page_mapping(page);
1181                         }
1182                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1183                         /* Split file THP */
1184                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1185                                 goto keep_locked;
1186                 }
1187
1188                 /*
1189                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1190                  * processes. Try to unmap it here.
1191                  */
1192                 if (page_mapped(page)) {
1193                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1194
1195                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1196                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1197                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1198                                 nr_unmap_fail++;
1199                                 goto activate_locked;
1200                         }
1201                 }
1202
1203                 if (PageDirty(page)) {
1204                         /*
1205                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1206                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1207                          * injecting inefficient single-page IO into
1208                          * flusher writeback as much as possible: only
1209                          * write pages when we've encountered many
1210                          * dirty pages, and when we've already scanned
1211                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1212                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1213                          */
1214                         if (page_is_file_cache(page) &&
1215                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1216                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1217                                 /*
1218                                  * Immediately reclaim when written back.
1219                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1220                                  * except we already have the page isolated
1221                                  * and know it's dirty
1222                                  */
1223                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1224                                 SetPageReclaim(page);
1225
1226                                 goto activate_locked;
1227                         }
1228
1229                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1230                                 goto keep_locked;
1231                         if (!may_enter_fs)
1232                                 goto keep_locked;
1233                         if (!sc->may_writepage)
1234                                 goto keep_locked;
1235
1236                         /*
1237                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1238                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1239                          * starts and then write it out here.
1240                          */
1241                         try_to_unmap_flush_dirty();
1242                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1243                         case PAGE_KEEP:
1244                                 goto keep_locked;
1245                         case PAGE_ACTIVATE:
1246                                 goto activate_locked;
1247                         case PAGE_SUCCESS:
1248                                 if (PageWriteback(page))
1249                                         goto keep;
1250                                 if (PageDirty(page))
1251                                         goto keep;
1252
1253                                 /*
1254                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1255                                  * ahead and try to reclaim the page.
1256                                  */
1257                                 if (!trylock_page(page))
1258                                         goto keep;
1259                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1260                                         goto keep_locked;
1261                                 mapping = page_mapping(page);
1262                         case PAGE_CLEAN:
1263                                 ; /* try to free the page below */
1264                         }
1265                 }
1266
1267                 /*
1268                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1269                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1270                  * the page as well.
1271                  *
1272                  * We do this even if the page is PageDirty().
1273                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1274                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1275                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1276                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1277                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1278                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1279                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1280                  *
1281                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1282                  * the pages which were not successfully invalidated in
1283                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1284                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1285                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1286                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1287                  */
1288                 if (page_has_private(page)) {
1289                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1290                                 goto activate_locked;
1291                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1292                                 unlock_page(page);
1293                                 if (put_page_testzero(page))
1294                                         goto free_it;
1295                                 else {
1296                                         /*
1297                                          * rare race with speculative reference.
1298                                          * the speculative reference will free
1299                                          * this page shortly, so we may
1300                                          * increment nr_reclaimed here (and
1301                                          * leave it off the LRU).
1302                                          */
1303                                         nr_reclaimed++;
1304                                         continue;
1305                                 }
1306                         }
1307                 }
1308
1309                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1310                         /* follow __remove_mapping for reference */
1311                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1312                                 goto keep_locked;
1313                         if (PageDirty(page)) {
1314                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1315                                 goto keep_locked;
1316                         }
1317
1318                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1319                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1320                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1321                         goto keep_locked;
1322                 /*
1323                  * At this point, we have no other references and there is
1324                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1325                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1326                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1327                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1328                  */
1329                 __ClearPageLocked(page);
1330 free_it:
1331                 nr_reclaimed++;
1332
1333                 /*
1334                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1335                  * appear not as the counts should be low
1336                  */
1337                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1338                         mem_cgroup_uncharge(page);
1339                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1340                 } else
1341                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1342                 continue;
1343
1344 activate_locked:
1345                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1346                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1347                                                 PageMlocked(page)))
1348                         try_to_free_swap(page);
1349                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1350                 if (!PageMlocked(page)) {
1351                         SetPageActive(page);
1352                         pgactivate++;
1353                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1354                 }
1355 keep_locked:
1356                 unlock_page(page);
1357 keep:
1358                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1359                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1360         }
1361
1362         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1363         try_to_unmap_flush();
1364         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1365
1366         list_splice(&ret_pages, page_list);
1367         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1368
1369         if (stat) {
1370                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1371                 stat->nr_congested = nr_congested;
1372                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1373                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1374                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1375                 stat->nr_activate = pgactivate;
1376                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1377                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1378         }
1379         return nr_reclaimed;
1380 }
1381
1382 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1383                                             struct list_head *page_list)
1384 {
1385         struct scan_control sc = {
1386                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1387                 .priority = DEF_PRIORITY,
1388                 .may_unmap = 1,
1389         };
1390         unsigned long ret;
1391         struct page *page, *next;
1392         LIST_HEAD(clean_pages);
1393
1394         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1395                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1396                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1397                         ClearPageActive(page);
1398                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1399                 }
1400         }
1401
1402         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1403                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1404         list_splice(&clean_pages, page_list);
1405         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1406         return ret;
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1411  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1412  * freed elsewhere are also ignored.
1413  *
1414  * page:        page to consider
1415  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1416  *
1417  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1418  */
1419 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1420 {
1421         int ret = -EINVAL;
1422
1423         /* Only take pages on the LRU. */
1424         if (!PageLRU(page))
1425                 return ret;
1426
1427         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1428         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1429                 return ret;
1430
1431         ret = -EBUSY;
1432
1433         /*
1434          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1435          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1436          * blocking - clean pages for the most part.
1437          *
1438          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1439          * that it is possible to migrate without blocking
1440          */
1441         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1442                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1443                 if (PageWriteback(page))
1444                         return ret;
1445
1446                 if (PageDirty(page)) {
1447                         struct address_space *mapping;
1448                         bool migrate_dirty;
1449
1450                         /*
1451                          * Only pages without mappings or that have a
1452                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1453                          * without blocking. However, we can be racing with
1454                          * truncation so it's necessary to lock the page
1455                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1456                          * the page lock until after the page is removed
1457                          * from the page cache.
1458                          */
1459                         if (!trylock_page(page))
1460                                 return ret;
1461
1462                         mapping = page_mapping(page);
1463                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1464                         unlock_page(page);
1465                         if (!migrate_dirty)
1466                                 return ret;
1467                 }
1468         }
1469
1470         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1471                 return ret;
1472
1473         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1474                 /*
1475                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1476                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1477                  * page release code relies on it.
1478                  */
1479                 ClearPageLRU(page);
1480                 ret = 0;
1481         }
1482
1483         return ret;
1484 }
1485
1486
1487 /*
1488  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1489  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1490  */
1491 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1492                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1493 {
1494         int zid;
1495
1496         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1497                 if (!nr_zone_taken[zid])
1498                         continue;
1499
1500                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1501 #ifdef CONFIG_MEMCG
1502                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1503 #endif
1504         }
1505
1506 }
1507
1508 /*
1509  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1510  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1511  * and working on them outside the LRU lock.
1512  *
1513  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1514  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1515  *
1516  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1517  *
1518  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1519  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1520  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1521  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1522  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1523  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1524  * @lru:        LRU list id for isolating
1525  *
1526  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1527  */
1528 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1529                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1530                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1531                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1532 {
1533         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1534         unsigned long nr_taken = 0;
1535         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1536         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1537         unsigned long skipped = 0;
1538         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1539         LIST_HEAD(pages_skipped);
1540
1541         scan = 0;
1542         for (total_scan = 0;
1543              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1544              total_scan++) {
1545                 struct page *page;
1546
1547                 page = lru_to_page(src);
1548                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1549
1550                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1551
1552                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1553                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1554                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1555                         continue;
1556                 }
1557
1558                 /*
1559                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1560                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1561                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1562                  * pages, triggering a premature OOM.
1563                  */
1564                 scan++;
1565                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1566                 case 0:
1567                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1568                         nr_taken += nr_pages;
1569                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1570                         list_move(&page->lru, dst);
1571                         break;
1572
1573                 case -EBUSY:
1574                         /* else it is being freed elsewhere */
1575                         list_move(&page->lru, src);
1576                         continue;
1577
1578                 default:
1579                         BUG();
1580                 }
1581         }
1582
1583         /*
1584          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1585          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1586          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1587          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1588          * system at risk of premature OOM.
1589          */
1590         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1591                 int zid;
1592
1593                 list_splice(&pages_skipped, src);
1594                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1595                         if (!nr_skipped[zid])
1596                                 continue;
1597
1598                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1599                         skipped += nr_skipped[zid];
1600                 }
1601         }
1602         *nr_scanned = total_scan;
1603         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1604                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1605         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1606         return nr_taken;
1607 }
1608
1609 /**
1610  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1611  * @page: page to isolate from its LRU list
1612  *
1613  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1614  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1615  *
1616  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1617  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1618  *
1619  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1620  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1621  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1622  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1623  *
1624  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1625  * found will be decremented.
1626  *
1627  * Restrictions:
1628  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1629  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1630  *     without a stable reference).
1631  * (2) the lru_lock must not be held.
1632  * (3) interrupts must be enabled.
1633  */
1634 int isolate_lru_page(struct page *page)
1635 {
1636         int ret = -EBUSY;
1637
1638         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1639         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1640
1641         if (PageLRU(page)) {
1642                 struct zone *zone = page_zone(page);
1643                 struct lruvec *lruvec;
1644
1645                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1646                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1647                 if (PageLRU(page)) {
1648                         int lru = page_lru(page);
1649                         get_page(page);
1650                         ClearPageLRU(page);
1651                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1652                         ret = 0;
1653                 }
1654                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1655         }
1656         return ret;
1657 }
1658
1659 /*
1660  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1661  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1662  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1663  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1664  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1665  */
1666 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1667                 struct scan_control *sc)
1668 {
1669         unsigned long inactive, isolated;
1670
1671         if (current_is_kswapd())
1672                 return 0;
1673
1674         if (!sane_reclaim(sc))
1675                 return 0;
1676
1677         if (file) {
1678                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1679                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1680         } else {
1681                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1682                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1683         }
1684
1685         /*
1686          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1687          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1688          * deadlock.
1689          */
1690         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1691                 inactive >>= 3;
1692
1693         return isolated > inactive;
1694 }
1695
1696 static noinline_for_stack void
1697 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1698 {
1699         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1700         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1701         LIST_HEAD(pages_to_free);
1702
1703         /*
1704          * Put back any unfreeable pages.
1705          */
1706         while (!list_empty(page_list)) {
1707                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1708                 int lru;
1709
1710                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1711                 list_del(&page->lru);
1712                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1713                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1714                         putback_lru_page(page);
1715                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1716                         continue;
1717                 }
1718
1719                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1720
1721                 SetPageLRU(page);
1722                 lru = page_lru(page);
1723                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1724
1725                 if (is_active_lru(lru)) {
1726                         int file = is_file_lru(lru);
1727                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1728                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1729                 }
1730                 if (put_page_testzero(page)) {
1731                         __ClearPageLRU(page);
1732                         __ClearPageActive(page);
1733                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1734
1735                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1736                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1737                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1738                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1739                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1740                         } else
1741                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1742                 }
1743         }
1744
1745         /*
1746          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1747          */
1748         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1749 }
1750
1751 /*
1752  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1753  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1754  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1755  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1756  */
1757 static int current_may_throttle(void)
1758 {
1759         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1760                 current->backing_dev_info == NULL ||
1761                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1766  * of reclaimed pages
1767  */
1768 static noinline_for_stack unsigned long
1769 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1770                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1771 {
1772         LIST_HEAD(page_list);
1773         unsigned long nr_scanned;
1774         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1775         unsigned long nr_taken;
1776         struct reclaim_stat stat = {};
1777         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1778         int file = is_file_lru(lru);
1779         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1780         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1781         bool stalled = false;
1782
1783         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1784                 if (stalled)
1785                         return 0;
1786
1787                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1788                 msleep(100);
1789                 stalled = true;
1790
1791                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1792                 if (fatal_signal_pending(current))
1793                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1794         }
1795
1796         lru_add_drain();
1797
1798         if (!sc->may_unmap)
1799                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1800
1801         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1802
1803         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1804                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1805
1806         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1807         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1808
1809         if (current_is_kswapd()) {
1810                 if (global_reclaim(sc))
1811                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1812                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1813                                    nr_scanned);
1814         } else {
1815                 if (global_reclaim(sc))
1816                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1817                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1818                                    nr_scanned);
1819         }
1820         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1821
1822         if (nr_taken == 0)
1823                 return 0;
1824
1825         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1826                                 &stat, false);
1827
1828         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1829
1830         if (current_is_kswapd()) {
1831                 if (global_reclaim(sc))
1832                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1833                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1834                                    nr_reclaimed);
1835         } else {
1836                 if (global_reclaim(sc))
1837                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1838                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1839                                    nr_reclaimed);
1840         }
1841
1842         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1843
1844         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1845
1846         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1847
1848         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1849         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1850
1851         /*
1852          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1853          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1854          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1855          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1856          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1857          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1858          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1859          * same way balance_dirty_pages() manages.
1860          *
1861          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1862          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1863          * are encountered in the nr_immediate check below.
1864          */
1865         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1866                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1867
1868         /*
1869          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1870          * implies that flushers are not doing their job. This can
1871          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1872          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1873          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1874          * dirty pages grows not through writes but through memory
1875          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1876          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1877          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1878          */
1879         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1880                 wakeup_flusher_threads(0, WB_REASON_VMSCAN);
1881
1882         /*
1883          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1884          * stalling here.
1885          */
1886         if (sane_reclaim(sc)) {
1887                 /*
1888                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1889                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1890                  */
1891                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1892                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1893
1894                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim. */
1895                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1896                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1897
1898                 /*
1899                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1900                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1901                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1902                  * they are written so also forcibly stall.
1903                  */
1904                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1905                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1906         }
1907
1908         /*
1909          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1910          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1911          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1912          */
1913         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1914             current_may_throttle())
1915                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1916
1917         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1918                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1919                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1920                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1921                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1922                         stat.nr_unmap_fail,
1923                         sc->priority, file);
1924         return nr_reclaimed;
1925 }
1926
1927 /*
1928  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1929  *
1930  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1931  * processes, from rmap.
1932  *
1933  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1934  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1935  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1936  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1937  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1938  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1939  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1940  *
1941  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1942  * But we had to alter page->flags anyway.
1943  *
1944  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1945  */
1946
1947 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1948                                      struct list_head *list,
1949                                      struct list_head *pages_to_free,
1950                                      enum lru_list lru)
1951 {
1952         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1953         struct page *page;
1954         int nr_pages;
1955         int nr_moved = 0;
1956
1957         while (!list_empty(list)) {
1958                 page = lru_to_page(list);
1959                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1960
1961                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1962                 SetPageLRU(page);
1963
1964                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1965                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1966                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1967
1968                 if (put_page_testzero(page)) {
1969                         __ClearPageLRU(page);
1970                         __ClearPageActive(page);
1971                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1972
1973                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1974                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1975                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1976                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1977                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1978                         } else
1979                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1980                 } else {
1981                         nr_moved += nr_pages;
1982                 }
1983         }
1984
1985         if (!is_active_lru(lru)) {
1986                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1987                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1988                                    nr_moved);
1989         }
1990
1991         return nr_moved;
1992 }
1993
1994 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1995                                struct lruvec *lruvec,
1996                                struct scan_control *sc,
1997                                enum lru_list lru)
1998 {
1999         unsigned long nr_taken;
2000         unsigned long nr_scanned;
2001         unsigned long vm_flags;
2002         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2003         LIST_HEAD(l_active);
2004         LIST_HEAD(l_inactive);
2005         struct page *page;
2006         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2007         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2008         unsigned nr_rotated = 0;
2009         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
2010         int file = is_file_lru(lru);
2011         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2012
2013         lru_add_drain();
2014
2015         if (!sc->may_unmap)
2016                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
2017
2018         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2019
2020         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2021                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
2022
2023         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2024         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2025
2026         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2027         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2028
2029         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2030
2031         while (!list_empty(&l_hold)) {
2032                 cond_resched();
2033                 page = lru_to_page(&l_hold);
2034                 list_del(&page->lru);
2035
2036                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2037                         putback_lru_page(page);
2038                         continue;
2039                 }
2040
2041                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2042                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2043                                 if (page_has_private(page))
2044                                         try_to_release_page(page, 0);
2045                                 unlock_page(page);
2046                         }
2047                 }
2048
2049                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2050                                     &vm_flags)) {
2051                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2052                         /*
2053                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2054                          * give them one more trip around the active list. So
2055                          * that executable code get better chances to stay in
2056                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2057                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2058                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2059                          * so we ignore them here.
2060                          */
2061                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2062                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2063                                 continue;
2064                         }
2065                 }
2066
2067                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2068                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2069         }
2070
2071         /*
2072          * Move pages back to the lru list.
2073          */
2074         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2075         /*
2076          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2077          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2078          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2079          * get_scan_count.
2080          */
2081         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2082
2083         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2084         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2085         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2086         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2087
2088         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2089         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
2090         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2091                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2092 }
2093
2094 /*
2095  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2096  * to do too much work.
2097  *
2098  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2099  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2100  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2101  *
2102  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2103  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2104  *
2105  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2106  *
2107  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2108  * on this LRU, maintained by the pageout code. A zone->inactive_ratio
2109  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2110  *
2111  * total     target    max
2112  * memory    ratio     inactive
2113  * -------------------------------------
2114  *   10MB       1         5MB
2115  *  100MB       1        50MB
2116  *    1GB       3       250MB
2117  *   10GB      10       0.9GB
2118  *  100GB      31         3GB
2119  *    1TB     101        10GB
2120  *   10TB     320        32GB
2121  */
2122 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2123                                  struct scan_control *sc, bool trace)
2124 {
2125         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2126         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2127         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2128         unsigned long inactive, active;
2129         unsigned long inactive_ratio;
2130         unsigned long refaults;
2131         unsigned long gb;
2132
2133         /*
2134          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2135          * is pointless.
2136          */
2137         if (!file && !total_swap_pages)
2138                 return false;
2139
2140         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2141         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2142
2143         /*
2144          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2145          * is being established. Disable active list protection to get
2146          * rid of the stale workingset quickly.
2147          */
2148         refaults = lruvec_page_state(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2149         if (file && lruvec->refaults != refaults) {
2150                 inactive_ratio = 0;
2151         } else {
2152                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2153                 if (gb)
2154                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2155                 else
2156                         inactive_ratio = 1;
2157         }
2158
2159         if (trace)
2160                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2161                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2162                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2163                         inactive_ratio, file);
2164
2165         return inactive * inactive_ratio < active;
2166 }
2167
2168 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2169                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2170 {
2171         if (is_active_lru(lru)) {
2172                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2173                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2174                 return 0;
2175         }
2176
2177         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2178 }
2179
2180 enum scan_balance {
2181         SCAN_EQUAL,
2182         SCAN_FRACT,
2183         SCAN_ANON,
2184         SCAN_FILE,
2185 };
2186
2187 /*
2188  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2189  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2190  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2191  * onto the active list instead of evict.
2192  *
2193  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2194  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2195  */
2196 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2197                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2198                            unsigned long *lru_pages)
2199 {
2200         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2201         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2202         u64 fraction[2];
2203         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2204         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2205         unsigned long anon_prio, file_prio;
2206         enum scan_balance scan_balance;
2207         unsigned long anon, file;
2208         unsigned long ap, fp;
2209         enum lru_list lru;
2210
2211         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2212         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2213                 scan_balance = SCAN_FILE;
2214                 goto out;
2215         }
2216
2217         /*
2218          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2219          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2220          * disable swapping for individual groups completely when
2221          * using the memory controller's swap limit feature would be
2222          * too expensive.
2223          */
2224         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2225                 scan_balance = SCAN_FILE;
2226                 goto out;
2227         }
2228
2229         /*
2230          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2231          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2232          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2233          */
2234         if (!sc->priority && swappiness) {
2235                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2236                 goto out;
2237         }
2238
2239         /*
2240          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2241          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2242          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2243          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2244          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2245          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2246          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2247          */
2248         if (global_reclaim(sc)) {
2249                 unsigned long pgdatfile;
2250                 unsigned long pgdatfree;
2251                 int z;
2252                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2253
2254                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2255                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2256                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2257
2258                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2259                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2260                         if (!managed_zone(zone))
2261                                 continue;
2262
2263                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2264                 }
2265
2266                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2267                         /*
2268                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2269                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2270                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2271                          */
2272                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2273                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2274                                         >> sc->priority) {
2275                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2276                                 goto out;
2277                         }
2278                 }
2279         }
2280
2281         /*
2282          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2283          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2284          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2285          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2286          * Without the second condition we could end up never scanning an
2287          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2288          * system is under heavy pressure.
2289          */
2290         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2291             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2292                 scan_balance = SCAN_FILE;
2293                 goto out;
2294         }
2295
2296         scan_balance = SCAN_FRACT;
2297
2298         /*
2299          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2300          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2301          */
2302         anon_prio = swappiness;
2303         file_prio = 200 - anon_prio;
2304
2305         /*
2306          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2307          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2308          * ratios to determine how valuable each cache is.
2309          *
2310          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2311          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2312          * up weighing recent references more than old ones.
2313          *
2314          * anon in [0], file in [1]
2315          */
2316
2317         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2318                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2319         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2320                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2321
2322         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2323         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2324                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2325                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2326         }
2327
2328         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2329                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2330                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2331         }
2332
2333         /*
2334          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2335          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2336          * each list that were recently referenced and in active use.
2337          */
2338         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2339         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2340
2341         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2342         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2343         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2344
2345         fraction[0] = ap;
2346         fraction[1] = fp;
2347         denominator = ap + fp + 1;
2348 out:
2349         *lru_pages = 0;
2350         for_each_evictable_lru(lru) {
2351                 int file = is_file_lru(lru);
2352                 unsigned long size;
2353                 unsigned long scan;
2354
2355                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2356                 scan = size >> sc->priority;
2357                 /*
2358                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2359                  * scrape out the remaining cache.
2360                  */
2361                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2362                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2363
2364                 switch (scan_balance) {
2365                 case SCAN_EQUAL:
2366                         /* Scan lists relative to size */
2367                         break;
2368                 case SCAN_FRACT:
2369                         /*
2370                          * Scan types proportional to swappiness and
2371                          * their relative recent reclaim efficiency.
2372                          * Make sure we don't miss the last page on
2373                          * the offlined memory cgroups because of a
2374                          * round-off error.
2375                          */
2376                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2377                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2378                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2379                                                   denominator);
2380                         break;
2381                 case SCAN_FILE:
2382                 case SCAN_ANON:
2383                         /* Scan one type exclusively */
2384                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2385                                 size = 0;
2386                                 scan = 0;
2387                         }
2388                         break;
2389                 default:
2390                         /* Look ma, no brain */
2391                         BUG();
2392                 }
2393
2394                 *lru_pages += size;
2395                 nr[lru] = scan;
2396         }
2397 }
2398
2399 /*
2400  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2401  */
2402 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2403                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2404 {
2405         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2406         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2407         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2408         unsigned long nr_to_scan;
2409         enum lru_list lru;
2410         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2411         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2412         struct blk_plug plug;
2413         bool scan_adjusted;
2414
2415         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2416
2417         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2418         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2419
2420         /*
2421          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2422          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2423          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2424          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2425          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2426          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2427          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2428          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2429          * dropped to zero at the first pass.
2430          */
2431         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2432                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2433
2434         blk_start_plug(&plug);
2435         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2436                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2437                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2438                 unsigned long nr_scanned;
2439
2440                 for_each_evictable_lru(lru) {
2441                         if (nr[lru]) {
2442                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2443                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2444
2445                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2446                                                             lruvec, sc);
2447                         }
2448                 }
2449
2450                 cond_resched();
2451
2452                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2453                         continue;
2454
2455                 /*
2456                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2457                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2458                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2459                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2460                  * proportional to the original scan target.
2461                  */
2462                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2463                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2464
2465                 /*
2466                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2467                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2468                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2469                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2470                  */
2471                 if (!nr_file || !nr_anon)
2472                         break;
2473
2474                 if (nr_file > nr_anon) {
2475                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2476                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2477                         lru = LRU_BASE;
2478                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2479                 } else {
2480                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2481                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2482                         lru = LRU_FILE;
2483                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2484                 }
2485
2486                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2487                 nr[lru] = 0;
2488                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2489
2490                 /*
2491                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2492                  * scan target and the percentage scanning already complete
2493                  */
2494                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2495                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2496                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2497                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2498
2499                 lru += LRU_ACTIVE;
2500                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2501                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2502                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2503
2504                 scan_adjusted = true;
2505         }
2506         blk_finish_plug(&plug);
2507         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2508
2509         /*
2510          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2511          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2512          */
2513         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2514                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2515                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2516 }
2517
2518 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2519 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2520 {
2521         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2522                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2523                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2524                 return true;
2525
2526         return false;
2527 }
2528
2529 /*
2530  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2531  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2532  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2533  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2534  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2535  */
2536 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2537                                         unsigned long nr_reclaimed,
2538                                         unsigned long nr_scanned,
2539                                         struct scan_control *sc)
2540 {
2541         unsigned long pages_for_compaction;
2542         unsigned long inactive_lru_pages;
2543         int z;
2544
2545         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2546         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2547                 return false;
2548
2549         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2550         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2551                 /*
2552                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2553                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2554                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2555                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2556                  */
2557                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2558                         return false;
2559         } else {
2560                 /*
2561                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2562                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2563                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2564                  * pages that were scanned. This will return to the
2565                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2566                  * the resulting allocation attempt fails
2567                  */
2568                 if (!nr_reclaimed)
2569                         return false;
2570         }
2571
2572         /*
2573          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2574          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2575          */
2576         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2577         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2578         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2579                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2580         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2581                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2582                 return true;
2583
2584         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2585         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2586                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2587                 if (!managed_zone(zone))
2588                         continue;
2589
2590                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2591                 case COMPACT_SUCCESS:
2592                 case COMPACT_CONTINUE:
2593                         return false;
2594                 default:
2595                         /* check next zone */
2596                         ;
2597                 }
2598         }
2599         return true;
2600 }
2601
2602 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2603 {
2604         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2605         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2606         bool reclaimable = false;
2607
2608         do {
2609                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2610                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2611                         .pgdat = pgdat,
2612                         .priority = sc->priority,
2613                 };
2614                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2615                 struct mem_cgroup *memcg;
2616
2617                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2618                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2619
2620                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2621                 do {
2622                         unsigned long lru_pages;
2623                         unsigned long reclaimed;
2624                         unsigned long scanned;
2625
2626                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2627                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2628                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2629                                         continue;
2630                                 }
2631                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2632                         }
2633
2634                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2635                         scanned = sc->nr_scanned;
2636
2637                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2638                         node_lru_pages += lru_pages;
2639
2640                         if (memcg)
2641                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2642                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2643                                             lru_pages);
2644
2645                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2646                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2647                                    sc->nr_scanned - scanned,
2648                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2649
2650                         /*
2651                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2652                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2653                          * node.
2654                          *
2655                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2656                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2657                          * retry with decreasing priority if one round over the
2658                          * whole hierarchy is not sufficient.
2659                          */
2660                         if (!global_reclaim(sc) &&
2661                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2662                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2663                                 break;
2664                         }
2665                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2666
2667                 /*
2668                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2669                  * the eligible LRU pages were scanned.
2670                  */
2671                 if (global_reclaim(sc))
2672                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2673                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2674                                     node_lru_pages);
2675
2676                 if (reclaim_state) {
2677                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2678                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2679                 }
2680
2681                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2682                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2683                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2684                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2685
2686                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2687                         reclaimable = true;
2688
2689         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2690                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2691
2692         /*
2693          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2694          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2695          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2696          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2697          */
2698         if (reclaimable)
2699                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2700
2701         return reclaimable;
2702 }
2703
2704 /*
2705  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2706  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2707  * should reclaim first.
2708  */
2709 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2710 {
2711         unsigned long watermark;
2712         enum compact_result suitable;
2713
2714         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2715         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2716                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2717                 return true;
2718         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2719                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2720                 return false;
2721
2722         /*
2723          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2724          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2725          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2726          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2727          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2728          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2729          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2730          */
2731         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2732
2733         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2734 }
2735
2736 /*
2737  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2738  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2739  * request.
2740  *
2741  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2742  * scan then give up on it.
2743  */
2744 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2745 {
2746         struct zoneref *z;
2747         struct zone *zone;
2748         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2749         unsigned long nr_soft_scanned;
2750         gfp_t orig_mask;
2751         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2752
2753         /*
2754          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2755          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2756          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2757          */
2758         orig_mask = sc->gfp_mask;
2759         if (buffer_heads_over_limit) {
2760                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2761                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2762         }
2763
2764         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2765                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2766                 /*
2767                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2768                  * to global LRU.
2769                  */
2770                 if (global_reclaim(sc)) {
2771                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2772                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2773                                 continue;
2774
2775                         /*
2776                          * If we already have plenty of memory free for
2777                          * compaction in this zone, don't free any more.
2778                          * Even though compaction is invoked for any
2779                          * non-zero order, only frequent costly order
2780                          * reclamation is disruptive enough to become a
2781                          * noticeable problem, like transparent huge
2782                          * page allocations.
2783                          */
2784                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2785                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2786                             compaction_ready(zone, sc)) {
2787                                 sc->compaction_ready = true;
2788                                 continue;
2789                         }
2790
2791                         /*
2792                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2793                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2794                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2795                          * the user prefers lower zones being preserved.
2796                          */
2797                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2798                                 continue;
2799
2800                         /*
2801                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2802                          * and returns the number of reclaimed pages and
2803                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2804                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2805                          */
2806                         nr_soft_scanned = 0;
2807                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2808                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2809                                                 &nr_soft_scanned);
2810                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2811                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2812                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2813                 }
2814
2815                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2816                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2817                         continue;
2818                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2819                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2820         }
2821
2822         /*
2823          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2824          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2825          */
2826         sc->gfp_mask = orig_mask;
2827 }
2828
2829 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2830 {
2831         struct mem_cgroup *memcg;
2832
2833         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2834         do {
2835                 unsigned long refaults;
2836                 struct lruvec *lruvec;
2837
2838                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2839                 refaults = lruvec_page_state(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2840                 lruvec->refaults = refaults;
2841         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2842 }
2843
2844 /*
2845  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2846  *
2847  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2848  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2849  *
2850  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2851  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2852  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2853  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2854  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2855  * work, and the allocation attempt will fail.
2856  *
2857  * returns:     0, if no pages reclaimed
2858  *              else, the number of pages reclaimed
2859  */
2860 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2861                                           struct scan_control *sc)
2862 {
2863         int initial_priority = sc->priority;
2864         pg_data_t *last_pgdat;
2865         struct zoneref *z;
2866         struct zone *zone;
2867 retry:
2868         delayacct_freepages_start();
2869
2870         if (global_reclaim(sc))
2871                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2872
2873         do {
2874                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2875                                 sc->priority);
2876                 sc->nr_scanned = 0;
2877                 shrink_zones(zonelist, sc);
2878
2879                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2880                         break;
2881
2882                 if (sc->compaction_ready)
2883                         break;
2884
2885                 /*
2886                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2887                  * writepage even in laptop mode.
2888                  */
2889                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2890                         sc->may_writepage = 1;
2891         } while (--sc->priority >= 0);
2892
2893         last_pgdat = NULL;
2894         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2895                                         sc->nodemask) {
2896                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2897                         continue;
2898                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2899                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2900         }
2901
2902         delayacct_freepages_end();
2903
2904         if (sc->nr_reclaimed)
2905                 return sc->nr_reclaimed;
2906
2907         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2908         if (sc->compaction_ready)
2909                 return 1;
2910
2911         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2912         if (sc->memcg_low_skipped) {
2913                 sc->priority = initial_priority;
2914                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2915                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2916                 goto retry;
2917         }
2918
2919         return 0;
2920 }
2921
2922 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2923 {
2924         struct zone *zone;
2925         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2926         unsigned long free_pages = 0;
2927         int i;
2928         bool wmark_ok;
2929
2930         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2931                 return true;
2932
2933         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2934                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2935                 if (!managed_zone(zone))
2936                         continue;
2937
2938                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2939                         continue;
2940
2941                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2942                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2943         }
2944
2945         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2946         if (!pfmemalloc_reserve)
2947                 return true;
2948
2949         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2950
2951         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2952         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2953                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx) > ZONE_NORMAL)
2954                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx, ZONE_NORMAL);
2955
2956                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2957         }
2958
2959         return wmark_ok;
2960 }
2961
2962 /*
2963  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2964  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2965  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2966  * when the low watermark is reached.
2967  *
2968  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2969  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2970  */
2971 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2972                                         nodemask_t *nodemask)
2973 {
2974         struct zoneref *z;
2975         struct zone *zone;
2976         pg_data_t *pgdat = NULL;
2977
2978         /*
2979          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2980          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2981          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2982          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2983          * processes to block on log_wait_commit().
2984          */
2985         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2986                 goto out;
2987
2988         /*
2989          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2990          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2991          */
2992         if (fatal_signal_pending(current))
2993                 goto out;
2994
2995         /*
2996          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2997          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2998          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2999          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3000          *
3001          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3002          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3003          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3004          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3005          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3006          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3007          * should make reasonable progress.
3008          */
3009         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3010                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3011                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3012                         continue;
3013
3014                 /* Throttle based on the first usable node */
3015                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3016                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3017                         goto out;
3018                 break;
3019         }
3020
3021         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3022         if (!pgdat)
3023                 goto out;
3024
3025         /* Account for the throttling */
3026         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3027
3028         /*
3029          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3030          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3031          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3032          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3033          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3034          * second before continuing.
3035          */
3036         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3037                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3038                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3039
3040                 goto check_pending;
3041         }
3042
3043         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3044         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3045                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3046
3047 check_pending:
3048         if (fatal_signal_pending(current))
3049                 return true;
3050
3051 out:
3052         return false;
3053 }
3054
3055 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3056                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3057 {
3058         unsigned long nr_reclaimed;
3059         struct scan_control sc = {
3060                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3061                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3062                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3063                 .order = order,
3064                 .nodemask = nodemask,
3065                 .priority = DEF_PRIORITY,
3066                 .may_writepage = !laptop_mode,
3067                 .may_unmap = 1,
3068                 .may_swap = 1,
3069         };
3070
3071         /*
3072          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3073          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3074          * point.
3075          */
3076         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3077                 return 1;
3078
3079         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3080                                 sc.may_writepage,
3081                                 sc.gfp_mask,
3082                                 sc.reclaim_idx);
3083
3084         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3085
3086         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3087
3088         return nr_reclaimed;
3089 }
3090
3091 #ifdef CONFIG_MEMCG
3092
3093 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3094                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3095                                                 pg_data_t *pgdat,
3096                                                 unsigned long *nr_scanned)
3097 {
3098         struct scan_control sc = {
3099                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3100                 .target_mem_cgroup = memcg,
3101                 .may_writepage = !laptop_mode,
3102                 .may_unmap = 1,
3103                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3104                 .may_swap = !noswap,
3105         };
3106         unsigned long lru_pages;
3107
3108         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3109                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3110
3111         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3112                                                       sc.may_writepage,
3113                                                       sc.gfp_mask,
3114                                                       sc.reclaim_idx);
3115
3116         /*
3117          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3118          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3119          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3120          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3121          * the priority and make it zero.
3122          */
3123         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3124
3125         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3126
3127         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3128         return sc.nr_reclaimed;
3129 }
3130
3131 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3132                                            unsigned long nr_pages,
3133                                            gfp_t gfp_mask,
3134                                            bool may_swap)
3135 {
3136         struct zonelist *zonelist;
3137         unsigned long nr_reclaimed;
3138         int nid;
3139         unsigned int noreclaim_flag;
3140         struct scan_control sc = {
3141                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3142                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3143                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3144                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3145                 .target_mem_cgroup = memcg,
3146                 .priority = DEF_PRIORITY,
3147                 .may_writepage = !laptop_mode,
3148                 .may_unmap = 1,
3149                 .may_swap = may_swap,
3150         };
3151
3152         /*
3153          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3154          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3155          * scan does not need to be the current node.
3156          */
3157         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3158
3159         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3160
3161         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3162                                             sc.may_writepage,
3163                                             sc.gfp_mask,
3164                                             sc.reclaim_idx);
3165
3166         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3167         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3168         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3169
3170         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3171
3172         return nr_reclaimed;
3173 }
3174 #endif
3175
3176 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3177                                 struct scan_control *sc)
3178 {
3179         struct mem_cgroup *memcg;
3180
3181         if (!total_swap_pages)
3182                 return;
3183
3184         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3185         do {
3186                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3187
3188                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3189                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3190                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3191
3192                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3193         } while (memcg);
3194 }
3195
3196 /*
3197  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3198  * and classzone_idx
3199  */
3200 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3201 {
3202         int i;
3203         unsigned long mark = -1;
3204         struct zone *zone;
3205
3206         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3207                 zone = pgdat->node_zones + i;
3208
3209                 if (!managed_zone(zone))
3210                         continue;
3211
3212                 mark = high_wmark_pages(zone);
3213                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3214                         return true;
3215         }
3216
3217         /*
3218          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3219          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3220          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3221          */
3222         if (mark == -1)
3223                 return true;
3224
3225         return false;
3226 }
3227
3228 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3229 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3230 {
3231         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3232         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3233         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3234 }
3235
3236 /*
3237  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3238  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3239  *
3240  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3241  */
3242 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3243 {
3244         /*
3245          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3246          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3247          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3248          * throttled. There is also a potential race if processes get
3249          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3250          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3251          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3252          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3253          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3254          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3255          * that here we are under prepare_to_wait().
3256          */
3257         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3258                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3259
3260         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3261         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3262                 return true;
3263
3264         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3265                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3266                 return true;
3267         }
3268
3269         return false;
3270 }
3271
3272 /*
3273  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3274  * zone that is currently unbalanced.
3275  *
3276  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3277  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3278  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3279  */
3280 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3281                                struct scan_control *sc)
3282 {
3283         struct zone *zone;
3284         int z;
3285
3286         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3287         sc->nr_to_reclaim = 0;
3288         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3289                 zone = pgdat->node_zones + z;
3290                 if (!managed_zone(zone))
3291                         continue;
3292
3293                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3294         }
3295
3296         /*
3297          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3298          * now pressure is applied based on node LRU order.
3299          */
3300         shrink_node(pgdat, sc);
3301
3302         /*
3303          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3304          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3305          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3306          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3307          * can direct reclaim/compact.
3308          */
3309         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3310                 sc->order = 0;
3311
3312         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3313 }
3314
3315 /*
3316  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3317  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3318  * balanced.
3319  *
3320  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3321  *
3322  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3323  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3324  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3325  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3326  * balanced.
3327  */
3328 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3329 {
3330         int i;
3331         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3332         unsigned long nr_soft_scanned;
3333         struct zone *zone;
3334         struct scan_control sc = {
3335                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3336                 .order = order,
3337                 .priority = DEF_PRIORITY,
3338                 .may_writepage = !laptop_mode,
3339                 .may_unmap = 1,
3340                 .may_swap = 1,
3341         };
3342         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3343
3344         do {
3345                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3346                 bool raise_priority = true;
3347
3348                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3349
3350                 /*
3351                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3352                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3353                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3354                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3355                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3356                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3357                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3358                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3359                  */
3360                 if (buffer_heads_over_limit) {
3361                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3362                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3363                                 if (!managed_zone(zone))
3364                                         continue;
3365
3366                                 sc.reclaim_idx = i;
3367                                 break;
3368                         }
3369                 }
3370
3371                 /*
3372                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3373                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3374                  * have adjusted it.
3375                  */
3376                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3377                         goto out;
3378
3379                 /*
3380                  * Do some background aging of the anon list, to give
3381                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3382                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3383                  * about consistent aging.
3384                  */
3385                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3386
3387                 /*
3388                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3389                  * even in laptop mode.
3390                  */
3391                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3392                         sc.may_writepage = 1;
3393
3394                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3395                 sc.nr_scanned = 0;
3396                 nr_soft_scanned = 0;
3397                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3398                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3399                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3400
3401                 /*
3402                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3403                  * enough pages are already being scanned that that high
3404                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3405                  */
3406                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3407                         raise_priority = false;
3408
3409                 /*
3410                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3411                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3412                  * able to safely make forward progress. Wake them
3413                  */
3414                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3415                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3416                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3417
3418                 /* Check if kswapd should be suspending */
3419                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3420                         break;
3421
3422                 /*
3423                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3424                  * progress in reclaiming pages
3425                  */
3426                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3427                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3428                         sc.priority--;
3429         } while (sc.priority >= 1);
3430
3431         if (!sc.nr_reclaimed)
3432                 pgdat->kswapd_failures++;
3433
3434 out:
3435         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3436         /*
3437          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3438          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3439          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3440          * remain at the higher level.
3441          */
3442         return sc.order;
3443 }
3444
3445 /*
3446  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3447  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3448  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3449  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3450  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3451  */
3452 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3453                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3454 {
3455         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx);
3456
3457         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_classzone_idx : curr_idx;
3458 }
3459
3460 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3461                                 unsigned int classzone_idx)
3462 {
3463         long remaining = 0;
3464         DEFINE_WAIT(wait);
3465
3466         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3467                 return;
3468
3469         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3470
3471         /*
3472          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3473          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3474          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3475          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3476          * succeed.
3477          */
3478         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3479                 /*
3480                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3481                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3482                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3483                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3484                  */
3485                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3486
3487                 /*
3488                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3489                  * allocation of the requested order possible.
3490                  */
3491                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3492
3493                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3494
3495                 /*
3496                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3497                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3498                  * the previous request that slept prematurely.
3499                  */
3500                 if (remaining) {
3501                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3502                                    kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx));
3503
3504                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
3505                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3506                 }
3507
3508                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3509                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3510         }
3511
3512         /*
3513          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3514          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3515          */
3516         if (!remaining &&
3517             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3518                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3519
3520                 /*
3521                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3522                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3523                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3524                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3525                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3526                  * them before going back to sleep.
3527                  */
3528                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3529
3530                 if (!kthread_should_stop())
3531                         schedule();
3532
3533                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3534         } else {
3535                 if (remaining)
3536                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3537                 else
3538                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3539         }
3540         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3541 }
3542
3543 /*
3544  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3545  * from the init process.
3546  *
3547  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3548  * free memory available even if there is no other activity
3549  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3550  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3551  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3552  *
3553  * If there are applications that are active memory-allocators
3554  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3555  */
3556 static int kswapd(void *p)
3557 {
3558         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3559         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3560         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3561         struct task_struct *tsk = current;
3562
3563         struct reclaim_state reclaim_state = {
3564                 .reclaimed_slab = 0,
3565         };
3566         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3567
3568         if (!cpumask_empty(cpumask))
3569                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3570         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3571
3572         /*
3573          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3574          * and that if we need more memory we should get access to it
3575          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3576          * never get caught in the normal page freeing logic.
3577          *
3578          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3579          * you need a small amount of memory in order to be able to
3580          * page out something else, and this flag essentially protects
3581          * us from recursively trying to free more memory as we're
3582          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3583          */
3584         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3585         set_freezable();
3586
3587         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
3588         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx, MAX_NR_ZONES);
3589         for ( ; ; ) {
3590                 bool ret;
3591
3592                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
3593                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3594
3595 kswapd_try_sleep:
3596                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3597                                         classzone_idx);
3598
3599                 /* Read the new order and classzone_idx */
3600                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
3601                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3602                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
3603                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx, MAX_NR_ZONES);
3604
3605                 ret = try_to_freeze();
3606                 if (kthread_should_stop())
3607                         break;
3608
3609                 /*
3610                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3611                  * after returning from the refrigerator
3612                  */
3613                 if (ret)
3614                         continue;
3615
3616                 /*
3617                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3618                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3619                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3620                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3621                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3622                  * request (alloc_order).
3623                  */
3624                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3625                                                 alloc_order);
3626                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3627                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3628                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3629                 if (reclaim_order < alloc_order)
3630                         goto kswapd_try_sleep;
3631         }
3632
3633         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3634         current->reclaim_state = NULL;
3635
3636         return 0;
3637 }
3638
3639 /*
3640  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3641  */
3642 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3643 {
3644         pg_data_t *pgdat;
3645         enum zone_type curr_idx;
3646
3647         if (!managed_zone(zone))
3648                 return;
3649
3650         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3651                 return;
3652
3653         pgdat = zone->zone_pgdat;
3654         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx);
3655
3656         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < classzone_idx)
3657                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3658
3659         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
3660                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
3661
3662         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3663                 return;
3664
3665         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3666         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3667                 return;
3668
3669         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3670                 return;
3671
3672         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3673         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3674 }
3675
3676 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3677 /*
3678  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3679  * freed pages.
3680  *
3681  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3682  * LRU order by reclaiming preferentially
3683  * inactive > active > active referenced > active mapped
3684  */
3685 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3686 {
3687         struct reclaim_state reclaim_state;
3688         struct scan_control sc = {
3689                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3690                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3691                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3692                 .priority = DEF_PRIORITY,
3693                 .may_writepage = 1,
3694                 .may_unmap = 1,
3695                 .may_swap = 1,
3696                 .hibernation_mode = 1,
3697         };
3698         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3699         struct task_struct *p = current;
3700         unsigned long nr_reclaimed;
3701         unsigned int noreclaim_flag;
3702
3703         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3704         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3705         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3706         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3707
3708         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3709
3710         p->reclaim_state = NULL;
3711         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3712         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3713
3714         return nr_reclaimed;
3715 }
3716 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3717
3718 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3719    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3720    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3721    restore their cpu bindings. */
3722 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3723 {
3724         int nid;
3725
3726         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3727                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3728                 const struct cpumask *mask;
3729
3730                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3731
3732                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3733                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3734                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3735         }
3736         return 0;
3737 }
3738
3739 /*
3740  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3741  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3742  */
3743 int kswapd_run(int nid)
3744 {
3745         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3746         int ret = 0;
3747
3748         if (pgdat->kswapd)
3749                 return 0;
3750
3751         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3752         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3753                 /* failure at boot is fatal */
3754                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3755                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3756                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3757                 pgdat->kswapd = NULL;
3758         }
3759         return ret;
3760 }
3761
3762 /*
3763  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3764  * hold mem_hotplug_begin/end().
3765  */
3766 void kswapd_stop(int nid)
3767 {
3768         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3769
3770         if (kswapd) {
3771                 kthread_stop(kswapd);
3772                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3773         }
3774 }
3775
3776 static int __init kswapd_init(void)
3777 {
3778         int nid, ret;
3779
3780         swap_setup();
3781         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3782                 kswapd_run(nid);
3783         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3784                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3785                                         NULL);
3786         WARN_ON(ret < 0);
3787         return 0;
3788 }
3789
3790 module_init(kswapd_init)
3791
3792 #ifdef CONFIG_NUMA
3793 /*
3794  * Node reclaim mode
3795  *
3796  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3797  * the watermarks.
3798  */
3799 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3800
3801 #define RECLAIM_OFF 0
3802 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3803 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3804 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3805
3806 /*
3807  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3808  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3809  * a zone.
3810  */
3811 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3812
3813 /*
3814  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3815  * occur.
3816  */
3817 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3818
3819 /*
3820  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3821  * slab reclaim needs to occur.
3822  */
3823 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3824
3825 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3826 {
3827         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3828         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3829                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3830
3831         /*
3832          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3833          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3834          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3835          */
3836         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3837 }
3838
3839 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3840 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3841 {
3842         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3843         unsigned long delta = 0;
3844
3845         /*
3846          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3847          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3848          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3849          * a better estimate
3850          */
3851         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3852                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3853         else
3854                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3855
3856         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3857         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3858                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3859
3860         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3861         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3862                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3863
3864         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3865 }
3866
3867 /*
3868  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3869  */
3870 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3871 {
3872         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3873         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3874         struct task_struct *p = current;
3875         struct reclaim_state reclaim_state;
3876         unsigned int noreclaim_flag;
3877         struct scan_control sc = {
3878                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3879                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3880                 .order = order,
3881                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3882                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3883                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3884                 .may_swap = 1,
3885                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3886         };
3887
3888         cond_resched();
3889         /*
3890          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3891          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3892          * and RECLAIM_UNMAP.
3893          */
3894         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3895         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3896         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3897         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3898         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3899
3900         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3901                 /*
3902                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3903                  * priorities until we have enough memory freed.
3904                  */
3905                 do {
3906                         shrink_node(pgdat, &sc);
3907                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3908         }
3909
3910         p->reclaim_state = NULL;
3911         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3912         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3913         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3914         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3915 }
3916
3917 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3918 {
3919         int ret;
3920
3921         /*
3922          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3923          * slab pages if we are over the defined limits.
3924          *
3925          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3926          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3927          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3928          * if less than a specified percentage of the node is used by
3929          * unmapped file backed pages.
3930          */
3931         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3932             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3933                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3934
3935         /*
3936          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3937          */
3938         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3939                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3940
3941         /*
3942          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3943          * have associated processors. This will favor the local processor
3944          * over remote processors and spread off node memory allocations
3945          * as wide as possible.
3946          */
3947         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3948                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3949
3950         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3951                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3952
3953         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3954         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3955
3956         if (!ret)
3957                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3958
3959         return ret;
3960 }
3961 #endif
3962
3963 /*
3964  * page_evictable - test whether a page is evictable
3965  * @page: the page to test
3966  *
3967  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3968  * lists vs unevictable list.
3969  *
3970  * Reasons page might not be evictable:
3971  * (1) page's mapping marked unevictable
3972  * (2) page is part of an mlocked VMA
3973  *
3974  */
3975 int page_evictable(struct page *page)
3976 {
3977         int ret;
3978
3979         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
3980         rcu_read_lock();
3981         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3982         rcu_read_unlock();
3983         return ret;
3984 }
3985
3986 #ifdef CONFIG_SHMEM
3987 /**
3988  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3989  * @pages:      array of pages to check
3990  * @nr_pages:   number of pages to check
3991  *
3992  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3993  *
3994  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3995  */
3996 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3997 {
3998         struct lruvec *lruvec;
3999         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4000         int pgscanned = 0;
4001         int pgrescued = 0;
4002         int i;
4003
4004         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
4005                 struct page *page = pages[i];
4006                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4007
4008                 pgscanned++;
4009                 if (pagepgdat != pgdat) {
4010                         if (pgdat)
4011                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4012                         pgdat = pagepgdat;
4013                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4014                 }
4015                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4016
4017                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4018                         continue;
4019
4020                 if (page_evictable(page)) {
4021                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4022
4023                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4024                         ClearPageUnevictable(page);
4025                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4026                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4027                         pgrescued++;
4028                 }
4029         }
4030
4031         if (pgdat) {
4032                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4033                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4034                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4035         }
4036 }
4037 #endif /* CONFIG_SHMEM */