]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/vmscan.c
mm/vmscan.c: remove unused scan_control parameter from pageout()
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /*
92          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
93          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
94          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
95          */
96         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
97         unsigned int memcg_low_skipped:1;
98
99         unsigned int hibernation_mode:1;
100
101         /* One of the zones is ready for compaction */
102         unsigned int compaction_ready:1;
103
104         /* Allocation order */
105         s8 order;
106
107         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
108         s8 priority;
109
110         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
111         s8 reclaim_idx;
112
113         /* This context's GFP mask */
114         gfp_t gfp_mask;
115
116         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
117         unsigned long nr_scanned;
118
119         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
120         unsigned long nr_reclaimed;
121
122         struct {
123                 unsigned int dirty;
124                 unsigned int unqueued_dirty;
125                 unsigned int congested;
126                 unsigned int writeback;
127                 unsigned int immediate;
128                 unsigned int file_taken;
129                 unsigned int taken;
130         } nr;
131
132         /* for recording the reclaimed slab by now */
133         struct reclaim_state reclaim_state;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
175                                    struct reclaim_state *rs)
176 {
177         /* Check for an overwrite */
178         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
179
180         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
181         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
182
183         task->reclaim_state = rs;
184 }
185
186 static LIST_HEAD(shrinker_list);
187 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
188
189 #ifdef CONFIG_MEMCG
190 /*
191  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
192  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
193  * for the shrinker, since we don't want to impose
194  * restrictions on their internal registration order.
195  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
196  * bit is set in the shrinkers map.
197  *
198  * This value is used by the function to detect registering
199  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
200  */
201 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
202
203 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
204 static int shrinker_nr_max;
205
206 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
207 {
208         int id, ret = -ENOMEM;
209
210         down_write(&shrinker_rwsem);
211         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
212         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
213         if (id < 0)
214                 goto unlock;
215
216         if (id >= shrinker_nr_max) {
217                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
218                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
219                         goto unlock;
220                 }
221
222                 shrinker_nr_max = id + 1;
223         }
224         shrinker->id = id;
225         ret = 0;
226 unlock:
227         up_write(&shrinker_rwsem);
228         return ret;
229 }
230
231 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         int id = shrinker->id;
234
235         BUG_ON(id < 0);
236
237         down_write(&shrinker_rwsem);
238         idr_remove(&shrinker_idr, id);
239         up_write(&shrinker_rwsem);
240 }
241
242 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return !sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
261 {
262         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
263
264         if (!memcg)
265                 return true;
266 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
268                 return true;
269 #endif
270         return false;
271 }
272
273 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
274                                 struct mem_cgroup *memcg,
275                                 bool congested)
276 {
277         struct mem_cgroup_per_node *mn;
278
279         if (!memcg)
280                 return;
281
282         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
283         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
284 }
285
286 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
287                         struct mem_cgroup *memcg)
288 {
289         struct mem_cgroup_per_node *mn;
290
291         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
292         return READ_ONCE(mn->congested);
293
294 }
295 #else
296 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
297 {
298         return 0;
299 }
300
301 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
302 {
303 }
304
305 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
306 {
307         return true;
308 }
309
310 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
311 {
312         return true;
313 }
314
315 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
316                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
317 {
318 }
319
320 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
321                         struct mem_cgroup *memcg)
322 {
323         return false;
324
325 }
326 #endif
327
328 /*
329  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
330  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
331  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
332  */
333 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
334 {
335         unsigned long nr;
336
337         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
338                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
339         if (get_nr_swap_pages() > 0)
340                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
341                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
342
343         return nr;
344 }
345
346 /**
347  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
348  * @lruvec: lru vector
349  * @lru: lru to use
350  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
351  */
352 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
353 {
354         unsigned long lru_size = 0;
355         int zid;
356
357         if (!mem_cgroup_disabled()) {
358                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++)
359                         lru_size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
360         } else
361                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
362
363         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
364                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
365                 unsigned long size;
366
367                 if (!managed_zone(zone))
368                         continue;
369
370                 if (!mem_cgroup_disabled())
371                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
372                 else
373                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
374                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
375                 lru_size -= min(size, lru_size);
376         }
377
378         return lru_size;
379
380 }
381
382 /*
383  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
384  */
385 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
386 {
387         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
388
389         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
390                 size *= nr_node_ids;
391
392         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
393         if (!shrinker->nr_deferred)
394                 return -ENOMEM;
395
396         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
397                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
398                         goto free_deferred;
399         }
400
401         return 0;
402
403 free_deferred:
404         kfree(shrinker->nr_deferred);
405         shrinker->nr_deferred = NULL;
406         return -ENOMEM;
407 }
408
409 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
410 {
411         if (!shrinker->nr_deferred)
412                 return;
413
414         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
415                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
416
417         kfree(shrinker->nr_deferred);
418         shrinker->nr_deferred = NULL;
419 }
420
421 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
422 {
423         down_write(&shrinker_rwsem);
424         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
425 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
426         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
427                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
428 #endif
429         up_write(&shrinker_rwsem);
430 }
431
432 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
433 {
434         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
435
436         if (err)
437                 return err;
438         register_shrinker_prepared(shrinker);
439         return 0;
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
442
443 /*
444  * Remove one
445  */
446 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
447 {
448         if (!shrinker->nr_deferred)
449                 return;
450         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
451                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
452         down_write(&shrinker_rwsem);
453         list_del(&shrinker->list);
454         up_write(&shrinker_rwsem);
455         kfree(shrinker->nr_deferred);
456         shrinker->nr_deferred = NULL;
457 }
458 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
459
460 #define SHRINK_BATCH 128
461
462 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
463                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
464 {
465         unsigned long freed = 0;
466         unsigned long long delta;
467         long total_scan;
468         long freeable;
469         long nr;
470         long new_nr;
471         int nid = shrinkctl->nid;
472         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
473                                           : SHRINK_BATCH;
474         long scanned = 0, next_deferred;
475
476         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
477                 nid = 0;
478
479         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
480         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
481                 return freeable;
482
483         /*
484          * copy the current shrinker scan count into a local variable
485          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
486          * don't also do this scanning work.
487          */
488         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
489
490         total_scan = nr;
491         if (shrinker->seeks) {
492                 delta = freeable >> priority;
493                 delta *= 4;
494                 do_div(delta, shrinker->seeks);
495         } else {
496                 /*
497                  * These objects don't require any IO to create. Trim
498                  * them aggressively under memory pressure to keep
499                  * them from causing refetches in the IO caches.
500                  */
501                 delta = freeable / 2;
502         }
503
504         total_scan += delta;
505         if (total_scan < 0) {
506                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
507                        shrinker->scan_objects, total_scan);
508                 total_scan = freeable;
509                 next_deferred = nr;
510         } else
511                 next_deferred = total_scan;
512
513         /*
514          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
515          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
516          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
517          * nr being built up so when a shrink that can do some work
518          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
519          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
520          * memory.
521          *
522          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
523          * a large delta change is calculated directly.
524          */
525         if (delta < freeable / 4)
526                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
527
528         /*
529          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
530          * never try to free more than twice the estimate number of
531          * freeable entries.
532          */
533         if (total_scan > freeable * 2)
534                 total_scan = freeable * 2;
535
536         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
537                                    freeable, delta, total_scan, priority);
538
539         /*
540          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
541          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
542          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
543          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
544          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
545          * objects spread over several slabs with usage less than the
546          * batch_size.
547          *
548          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
549          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
550          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
551          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
552          * possible.
553          */
554         while (total_scan >= batch_size ||
555                total_scan >= freeable) {
556                 unsigned long ret;
557                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
558
559                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
560                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
561                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
562                 if (ret == SHRINK_STOP)
563                         break;
564                 freed += ret;
565
566                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
567                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
568                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
569
570                 cond_resched();
571         }
572
573         if (next_deferred >= scanned)
574                 next_deferred -= scanned;
575         else
576                 next_deferred = 0;
577         /*
578          * move the unused scan count back into the shrinker in a
579          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
580          * scan, there is no need to do an update.
581          */
582         if (next_deferred > 0)
583                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
584                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
585         else
586                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
587
588         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
589         return freed;
590 }
591
592 #ifdef CONFIG_MEMCG
593 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
594                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
595 {
596         struct memcg_shrinker_map *map;
597         unsigned long ret, freed = 0;
598         int i;
599
600         if (!mem_cgroup_online(memcg))
601                 return 0;
602
603         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
604                 return 0;
605
606         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
607                                         true);
608         if (unlikely(!map))
609                 goto unlock;
610
611         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
612                 struct shrink_control sc = {
613                         .gfp_mask = gfp_mask,
614                         .nid = nid,
615                         .memcg = memcg,
616                 };
617                 struct shrinker *shrinker;
618
619                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
620                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
621                         if (!shrinker)
622                                 clear_bit(i, map->map);
623                         continue;
624                 }
625
626                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
627                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
628                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
629                         continue;
630
631                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
632                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
633                         clear_bit(i, map->map);
634                         /*
635                          * After the shrinker reported that it had no objects to
636                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
637                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
638                          * added. To make sure, we have the bit set in this
639                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
640                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
641                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
642                          * memcg_set_shrinker_bit():
643                          *
644                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
645                          *   list_add_tail()    clear_bit()
646                          *   <MB>               <MB>
647                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
648                          */
649                         smp_mb__after_atomic();
650                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
651                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
652                                 ret = 0;
653                         else
654                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
655                 }
656                 freed += ret;
657
658                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
659                         freed = freed ? : 1;
660                         break;
661                 }
662         }
663 unlock:
664         up_read(&shrinker_rwsem);
665         return freed;
666 }
667 #else /* CONFIG_MEMCG */
668 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
669                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
670 {
671         return 0;
672 }
673 #endif /* CONFIG_MEMCG */
674
675 /**
676  * shrink_slab - shrink slab caches
677  * @gfp_mask: allocation context
678  * @nid: node whose slab caches to target
679  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
680  * @priority: the reclaim priority
681  *
682  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
683  *
684  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
685  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
686  *
687  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
688  * are called only if it is the root cgroup.
689  *
690  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
691  * in order to get the scan target.
692  *
693  * Returns the number of reclaimed slab objects.
694  */
695 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
696                                  struct mem_cgroup *memcg,
697                                  int priority)
698 {
699         unsigned long ret, freed = 0;
700         struct shrinker *shrinker;
701
702         /*
703          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
704          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
705          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
706          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
707          * oom.
708          */
709         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
710                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
711
712         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
713                 goto out;
714
715         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
716                 struct shrink_control sc = {
717                         .gfp_mask = gfp_mask,
718                         .nid = nid,
719                         .memcg = memcg,
720                 };
721
722                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
723                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
724                         ret = 0;
725                 freed += ret;
726                 /*
727                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
728                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
729                  * by parallel ongoing shrinking.
730                  */
731                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
732                         freed = freed ? : 1;
733                         break;
734                 }
735         }
736
737         up_read(&shrinker_rwsem);
738 out:
739         cond_resched();
740         return freed;
741 }
742
743 void drop_slab_node(int nid)
744 {
745         unsigned long freed;
746
747         do {
748                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
749
750                 freed = 0;
751                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
752                 do {
753                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
754                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
755         } while (freed > 10);
756 }
757
758 void drop_slab(void)
759 {
760         int nid;
761
762         for_each_online_node(nid)
763                 drop_slab_node(nid);
764 }
765
766 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
767 {
768         /*
769          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
770          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
771          * heads at page->private.
772          */
773         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
774                 HPAGE_PMD_NR : 1;
775         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
776 }
777
778 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
779 {
780         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
781                 return 1;
782         if (!inode_write_congested(inode))
783                 return 1;
784         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
785                 return 1;
786         return 0;
787 }
788
789 /*
790  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
791  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
792  * fsync(), msync() or close().
793  *
794  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
795  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
796  * that page is locked, the mapping is pinned.
797  *
798  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
799  * __GFP_FS.
800  */
801 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
802                                 struct page *page, int error)
803 {
804         lock_page(page);
805         if (page_mapping(page) == mapping)
806                 mapping_set_error(mapping, error);
807         unlock_page(page);
808 }
809
810 /* possible outcome of pageout() */
811 typedef enum {
812         /* failed to write page out, page is locked */
813         PAGE_KEEP,
814         /* move page to the active list, page is locked */
815         PAGE_ACTIVATE,
816         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
817         PAGE_SUCCESS,
818         /* page is clean and locked */
819         PAGE_CLEAN,
820 } pageout_t;
821
822 /*
823  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
824  * Calls ->writepage().
825  */
826 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
827 {
828         /*
829          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
830          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
831          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
832          * stalls if we need to run get_block().  We could test
833          * PagePrivate for that.
834          *
835          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
836          * this page's queue, we can perform writeback even if that
837          * will block.
838          *
839          * If the page is swapcache, write it back even if that would
840          * block, for some throttling. This happens by accident, because
841          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
842          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
843          */
844         if (!is_page_cache_freeable(page))
845                 return PAGE_KEEP;
846         if (!mapping) {
847                 /*
848                  * Some data journaling orphaned pages can have
849                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
850                  */
851                 if (page_has_private(page)) {
852                         if (try_to_free_buffers(page)) {
853                                 ClearPageDirty(page);
854                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
855                                 return PAGE_CLEAN;
856                         }
857                 }
858                 return PAGE_KEEP;
859         }
860         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
861                 return PAGE_ACTIVATE;
862         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
863                 return PAGE_KEEP;
864
865         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
866                 int res;
867                 struct writeback_control wbc = {
868                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
869                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
870                         .range_start = 0,
871                         .range_end = LLONG_MAX,
872                         .for_reclaim = 1,
873                 };
874
875                 SetPageReclaim(page);
876                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
877                 if (res < 0)
878                         handle_write_error(mapping, page, res);
879                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
880                         ClearPageReclaim(page);
881                         return PAGE_ACTIVATE;
882                 }
883
884                 if (!PageWriteback(page)) {
885                         /* synchronous write or broken a_ops? */
886                         ClearPageReclaim(page);
887                 }
888                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
889                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
890                 return PAGE_SUCCESS;
891         }
892
893         return PAGE_CLEAN;
894 }
895
896 /*
897  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
898  * gets returned with a refcount of 0.
899  */
900 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
901                             bool reclaimed)
902 {
903         unsigned long flags;
904         int refcount;
905
906         BUG_ON(!PageLocked(page));
907         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
908
909         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
910         /*
911          * The non racy check for a busy page.
912          *
913          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
914          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
915          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
916          * here, then the following race may occur:
917          *
918          * get_user_pages(&page);
919          * [user mapping goes away]
920          * write_to(page);
921          *                              !PageDirty(page)    [good]
922          * SetPageDirty(page);
923          * put_page(page);
924          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
925          *
926          * [oops, our write_to data is lost]
927          *
928          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
929          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
930          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
931          *
932          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
933          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
934          */
935         refcount = 1 + compound_nr(page);
936         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
937                 goto cannot_free;
938         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
939         if (unlikely(PageDirty(page))) {
940                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
941                 goto cannot_free;
942         }
943
944         if (PageSwapCache(page)) {
945                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
946                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
947                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
948                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
949                 put_swap_page(page, swap);
950         } else {
951                 void (*freepage)(struct page *);
952                 void *shadow = NULL;
953
954                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
955                 /*
956                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
957                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
958                  *
959                  * But don't store shadows in an address space that is
960                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
961                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
962                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
963                  * back.
964                  *
965                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
966                  * only page cache pages found in these are zero pages
967                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
968                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
969                  * same address_space.
970                  */
971                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
972                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
973                         shadow = workingset_eviction(page);
974                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
975                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
976
977                 if (freepage != NULL)
978                         freepage(page);
979         }
980
981         return 1;
982
983 cannot_free:
984         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
985         return 0;
986 }
987
988 /*
989  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
990  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
991  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
992  * this page.
993  */
994 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
995 {
996         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
997                 /*
998                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
999                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1000                  * atomic operation.
1001                  */
1002                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1003                 return 1;
1004         }
1005         return 0;
1006 }
1007
1008 /**
1009  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1010  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1011  *
1012  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1013  * Page may still be unevictable for other reasons.
1014  *
1015  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1016  */
1017 void putback_lru_page(struct page *page)
1018 {
1019         lru_cache_add(page);
1020         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1021 }
1022
1023 enum page_references {
1024         PAGEREF_RECLAIM,
1025         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1026         PAGEREF_KEEP,
1027         PAGEREF_ACTIVATE,
1028 };
1029
1030 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1031                                                   struct scan_control *sc)
1032 {
1033         int referenced_ptes, referenced_page;
1034         unsigned long vm_flags;
1035
1036         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1037                                           &vm_flags);
1038         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1039
1040         /*
1041          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1042          * move the page to the unevictable list.
1043          */
1044         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1045                 return PAGEREF_RECLAIM;
1046
1047         if (referenced_ptes) {
1048                 if (PageSwapBacked(page))
1049                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1050                 /*
1051                  * All mapped pages start out with page table
1052                  * references from the instantiating fault, so we need
1053                  * to look twice if a mapped file page is used more
1054                  * than once.
1055                  *
1056                  * Mark it and spare it for another trip around the
1057                  * inactive list.  Another page table reference will
1058                  * lead to its activation.
1059                  *
1060                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1061                  * so that recently deactivated but used pages are
1062                  * quickly recovered.
1063                  */
1064                 SetPageReferenced(page);
1065
1066                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1067                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1068
1069                 /*
1070                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1071                  */
1072                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1073                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1074
1075                 return PAGEREF_KEEP;
1076         }
1077
1078         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1079         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1080                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1081
1082         return PAGEREF_RECLAIM;
1083 }
1084
1085 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1086 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1087                                        bool *dirty, bool *writeback)
1088 {
1089         struct address_space *mapping;
1090
1091         /*
1092          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1093          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1094          */
1095         if (!page_is_file_cache(page) ||
1096             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1097                 *dirty = false;
1098                 *writeback = false;
1099                 return;
1100         }
1101
1102         /* By default assume that the page flags are accurate */
1103         *dirty = PageDirty(page);
1104         *writeback = PageWriteback(page);
1105
1106         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1107         if (!page_has_private(page))
1108                 return;
1109
1110         mapping = page_mapping(page);
1111         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1112                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1113 }
1114
1115 /*
1116  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1117  */
1118 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1119                                       struct pglist_data *pgdat,
1120                                       struct scan_control *sc,
1121                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1122                                       struct reclaim_stat *stat,
1123                                       bool ignore_references)
1124 {
1125         LIST_HEAD(ret_pages);
1126         LIST_HEAD(free_pages);
1127         unsigned nr_reclaimed = 0;
1128         unsigned pgactivate = 0;
1129
1130         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1131         cond_resched();
1132
1133         while (!list_empty(page_list)) {
1134                 struct address_space *mapping;
1135                 struct page *page;
1136                 int may_enter_fs;
1137                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1138                 bool dirty, writeback;
1139                 unsigned int nr_pages;
1140
1141                 cond_resched();
1142
1143                 page = lru_to_page(page_list);
1144                 list_del(&page->lru);
1145
1146                 if (!trylock_page(page))
1147                         goto keep;
1148
1149                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1150
1151                 nr_pages = compound_nr(page);
1152
1153                 /* Account the number of base pages even though THP */
1154                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1155
1156                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1157                         goto activate_locked;
1158
1159                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1160                         goto keep_locked;
1161
1162                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1163                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1164
1165                 /*
1166                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1167                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1168                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1169                  * is all dirty unqueued pages.
1170                  */
1171                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1172                 if (dirty || writeback)
1173                         stat->nr_dirty++;
1174
1175                 if (dirty && !writeback)
1176                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1177
1178                 /*
1179                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1180                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1181                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1182                  * end of the LRU a second time.
1183                  */
1184                 mapping = page_mapping(page);
1185                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1186                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1187                     (writeback && PageReclaim(page)))
1188                         stat->nr_congested++;
1189
1190                 /*
1191                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1192                  * are three cases to consider.
1193                  *
1194                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1195                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1196                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1197                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1198                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1199                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1200                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1201                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1202                  *    caller can stall after page list has been processed.
1203                  *
1204                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1205                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1206                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1207                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1208                  *    reclaim and continue scanning.
1209                  *
1210                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1211                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1212                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1213                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1214                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1215                  *    would probably show more reasons.
1216                  *
1217                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1218                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1219                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1220                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1221                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1222                  *
1223                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1224                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1225                  * inactive list and refilling from the active list. The
1226                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1227                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1228                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1229                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1230                  * takes to write them to disk.
1231                  */
1232                 if (PageWriteback(page)) {
1233                         /* Case 1 above */
1234                         if (current_is_kswapd() &&
1235                             PageReclaim(page) &&
1236                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1237                                 stat->nr_immediate++;
1238                                 goto activate_locked;
1239
1240                         /* Case 2 above */
1241                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1242                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1243                                 /*
1244                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1245                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1246                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1247                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1248                                  * enough to care.  What we do want is for this
1249                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1250                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1251                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1252                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1253                                  */
1254                                 SetPageReclaim(page);
1255                                 stat->nr_writeback++;
1256                                 goto activate_locked;
1257
1258                         /* Case 3 above */
1259                         } else {
1260                                 unlock_page(page);
1261                                 wait_on_page_writeback(page);
1262                                 /* then go back and try same page again */
1263                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1264                                 continue;
1265                         }
1266                 }
1267
1268                 if (!ignore_references)
1269                         references = page_check_references(page, sc);
1270
1271                 switch (references) {
1272                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1273                         goto activate_locked;
1274                 case PAGEREF_KEEP:
1275                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1276                         goto keep_locked;
1277                 case PAGEREF_RECLAIM:
1278                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1279                         ; /* try to reclaim the page below */
1280                 }
1281
1282                 /*
1283                  * Anonymous process memory has backing store?
1284                  * Try to allocate it some swap space here.
1285                  * Lazyfree page could be freed directly
1286                  */
1287                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1288                         if (!PageSwapCache(page)) {
1289                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1290                                         goto keep_locked;
1291                                 if (PageTransHuge(page)) {
1292                                         /* cannot split THP, skip it */
1293                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1294                                                 goto activate_locked;
1295                                         /*
1296                                          * Split pages without a PMD map right
1297                                          * away. Chances are some or all of the
1298                                          * tail pages can be freed without IO.
1299                                          */
1300                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1301                                             split_huge_page_to_list(page,
1302                                                                     page_list))
1303                                                 goto activate_locked;
1304                                 }
1305                                 if (!add_to_swap(page)) {
1306                                         if (!PageTransHuge(page))
1307                                                 goto activate_locked_split;
1308                                         /* Fallback to swap normal pages */
1309                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1310                                                                     page_list))
1311                                                 goto activate_locked;
1312 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1313                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1314 #endif
1315                                         if (!add_to_swap(page))
1316                                                 goto activate_locked_split;
1317                                 }
1318
1319                                 may_enter_fs = 1;
1320
1321                                 /* Adding to swap updated mapping */
1322                                 mapping = page_mapping(page);
1323                         }
1324                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1325                         /* Split file THP */
1326                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1327                                 goto keep_locked;
1328                 }
1329
1330                 /*
1331                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1332                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1333                  *
1334                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1335                  * reach here.
1336                  */
1337                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1338                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1339                         nr_pages = 1;
1340                 }
1341
1342                 /*
1343                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1344                  * processes. Try to unmap it here.
1345                  */
1346                 if (page_mapped(page)) {
1347                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1348
1349                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1350                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1351                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1352                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1353                                 goto activate_locked;
1354                         }
1355                 }
1356
1357                 if (PageDirty(page)) {
1358                         /*
1359                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1360                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1361                          * injecting inefficient single-page IO into
1362                          * flusher writeback as much as possible: only
1363                          * write pages when we've encountered many
1364                          * dirty pages, and when we've already scanned
1365                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1366                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1367                          */
1368                         if (page_is_file_cache(page) &&
1369                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1370                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1371                                 /*
1372                                  * Immediately reclaim when written back.
1373                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1374                                  * except we already have the page isolated
1375                                  * and know it's dirty
1376                                  */
1377                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1378                                 SetPageReclaim(page);
1379
1380                                 goto activate_locked;
1381                         }
1382
1383                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1384                                 goto keep_locked;
1385                         if (!may_enter_fs)
1386                                 goto keep_locked;
1387                         if (!sc->may_writepage)
1388                                 goto keep_locked;
1389
1390                         /*
1391                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1392                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1393                          * starts and then write it out here.
1394                          */
1395                         try_to_unmap_flush_dirty();
1396                         switch (pageout(page, mapping)) {
1397                         case PAGE_KEEP:
1398                                 goto keep_locked;
1399                         case PAGE_ACTIVATE:
1400                                 goto activate_locked;
1401                         case PAGE_SUCCESS:
1402                                 if (PageWriteback(page))
1403                                         goto keep;
1404                                 if (PageDirty(page))
1405                                         goto keep;
1406
1407                                 /*
1408                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1409                                  * ahead and try to reclaim the page.
1410                                  */
1411                                 if (!trylock_page(page))
1412                                         goto keep;
1413                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1414                                         goto keep_locked;
1415                                 mapping = page_mapping(page);
1416                         case PAGE_CLEAN:
1417                                 ; /* try to free the page below */
1418                         }
1419                 }
1420
1421                 /*
1422                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1423                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1424                  * the page as well.
1425                  *
1426                  * We do this even if the page is PageDirty().
1427                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1428                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1429                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1430                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1431                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1432                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1433                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1434                  *
1435                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1436                  * the pages which were not successfully invalidated in
1437                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1438                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1439                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1440                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1441                  */
1442                 if (page_has_private(page)) {
1443                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1444                                 goto activate_locked;
1445                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1446                                 unlock_page(page);
1447                                 if (put_page_testzero(page))
1448                                         goto free_it;
1449                                 else {
1450                                         /*
1451                                          * rare race with speculative reference.
1452                                          * the speculative reference will free
1453                                          * this page shortly, so we may
1454                                          * increment nr_reclaimed here (and
1455                                          * leave it off the LRU).
1456                                          */
1457                                         nr_reclaimed++;
1458                                         continue;
1459                                 }
1460                         }
1461                 }
1462
1463                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1464                         /* follow __remove_mapping for reference */
1465                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1466                                 goto keep_locked;
1467                         if (PageDirty(page)) {
1468                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1469                                 goto keep_locked;
1470                         }
1471
1472                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1473                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1474                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1475                         goto keep_locked;
1476
1477                 unlock_page(page);
1478 free_it:
1479                 /*
1480                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1481                  * all base pages.
1482                  */
1483                 nr_reclaimed += nr_pages;
1484
1485                 /*
1486                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1487                  * appear not as the counts should be low
1488                  */
1489                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1490                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1491                 else
1492                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1493                 continue;
1494
1495 activate_locked_split:
1496                 /*
1497                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1498                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1499                  */
1500                 if (nr_pages > 1) {
1501                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1502                         nr_pages = 1;
1503                 }
1504 activate_locked:
1505                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1506                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1507                                                 PageMlocked(page)))
1508                         try_to_free_swap(page);
1509                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1510                 if (!PageMlocked(page)) {
1511                         int type = page_is_file_cache(page);
1512                         SetPageActive(page);
1513                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1514                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1515                 }
1516 keep_locked:
1517                 unlock_page(page);
1518 keep:
1519                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1520                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1521         }
1522
1523         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1524
1525         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1526         try_to_unmap_flush();
1527         free_unref_page_list(&free_pages);
1528
1529         list_splice(&ret_pages, page_list);
1530         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1531
1532         return nr_reclaimed;
1533 }
1534
1535 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1536                                             struct list_head *page_list)
1537 {
1538         struct scan_control sc = {
1539                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1540                 .priority = DEF_PRIORITY,
1541                 .may_unmap = 1,
1542         };
1543         struct reclaim_stat dummy_stat;
1544         unsigned long ret;
1545         struct page *page, *next;
1546         LIST_HEAD(clean_pages);
1547
1548         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1549                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1550                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1551                         ClearPageActive(page);
1552                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1553                 }
1554         }
1555
1556         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1557                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1558         list_splice(&clean_pages, page_list);
1559         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1565  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1566  * freed elsewhere are also ignored.
1567  *
1568  * page:        page to consider
1569  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1570  *
1571  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1572  */
1573 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1574 {
1575         int ret = -EINVAL;
1576
1577         /* Only take pages on the LRU. */
1578         if (!PageLRU(page))
1579                 return ret;
1580
1581         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1582         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1583                 return ret;
1584
1585         ret = -EBUSY;
1586
1587         /*
1588          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1589          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1590          * blocking - clean pages for the most part.
1591          *
1592          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1593          * that it is possible to migrate without blocking
1594          */
1595         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1596                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1597                 if (PageWriteback(page))
1598                         return ret;
1599
1600                 if (PageDirty(page)) {
1601                         struct address_space *mapping;
1602                         bool migrate_dirty;
1603
1604                         /*
1605                          * Only pages without mappings or that have a
1606                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1607                          * without blocking. However, we can be racing with
1608                          * truncation so it's necessary to lock the page
1609                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1610                          * the page lock until after the page is removed
1611                          * from the page cache.
1612                          */
1613                         if (!trylock_page(page))
1614                                 return ret;
1615
1616                         mapping = page_mapping(page);
1617                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1618                         unlock_page(page);
1619                         if (!migrate_dirty)
1620                                 return ret;
1621                 }
1622         }
1623
1624         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1625                 return ret;
1626
1627         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1628                 /*
1629                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1630                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1631                  * page release code relies on it.
1632                  */
1633                 ClearPageLRU(page);
1634                 ret = 0;
1635         }
1636
1637         return ret;
1638 }
1639
1640
1641 /*
1642  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1643  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1644  */
1645 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1646                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1647 {
1648         int zid;
1649
1650         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1651                 if (!nr_zone_taken[zid])
1652                         continue;
1653
1654                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1655 #ifdef CONFIG_MEMCG
1656                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1657 #endif
1658         }
1659
1660 }
1661
1662 /**
1663  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1664  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1665  * and working on them outside the LRU lock.
1666  *
1667  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1668  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1669  *
1670  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1671  *
1672  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1673  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1674  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1675  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1676  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1677  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1678  * @lru:        LRU list id for isolating
1679  *
1680  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1681  */
1682 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1683                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1684                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1685                 enum lru_list lru)
1686 {
1687         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1688         unsigned long nr_taken = 0;
1689         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1690         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1691         unsigned long skipped = 0;
1692         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1693         LIST_HEAD(pages_skipped);
1694         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1695
1696         total_scan = 0;
1697         scan = 0;
1698         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1699                 struct page *page;
1700
1701                 page = lru_to_page(src);
1702                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1703
1704                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1705
1706                 nr_pages = compound_nr(page);
1707                 total_scan += nr_pages;
1708
1709                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1710                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1711                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1712                         continue;
1713                 }
1714
1715                 /*
1716                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1717                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1718                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1719                  * pages, triggering a premature OOM.
1720                  *
1721                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1722                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1723                  * only when the page is being freed somewhere else.
1724                  */
1725                 scan += nr_pages;
1726                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1727                 case 0:
1728                         nr_taken += nr_pages;
1729                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1730                         list_move(&page->lru, dst);
1731                         break;
1732
1733                 case -EBUSY:
1734                         /* else it is being freed elsewhere */
1735                         list_move(&page->lru, src);
1736                         continue;
1737
1738                 default:
1739                         BUG();
1740                 }
1741         }
1742
1743         /*
1744          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1745          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1746          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1747          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1748          * system at risk of premature OOM.
1749          */
1750         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1751                 int zid;
1752
1753                 list_splice(&pages_skipped, src);
1754                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1755                         if (!nr_skipped[zid])
1756                                 continue;
1757
1758                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1759                         skipped += nr_skipped[zid];
1760                 }
1761         }
1762         *nr_scanned = total_scan;
1763         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1764                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1765         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1766         return nr_taken;
1767 }
1768
1769 /**
1770  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1771  * @page: page to isolate from its LRU list
1772  *
1773  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1774  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1775  *
1776  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1777  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1778  *
1779  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1780  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1781  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1782  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1783  *
1784  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1785  * found will be decremented.
1786  *
1787  * Restrictions:
1788  *
1789  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1790  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1791  *     without a stable reference).
1792  * (2) the lru_lock must not be held.
1793  * (3) interrupts must be enabled.
1794  */
1795 int isolate_lru_page(struct page *page)
1796 {
1797         int ret = -EBUSY;
1798
1799         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1800         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1801
1802         if (PageLRU(page)) {
1803                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1804                 struct lruvec *lruvec;
1805
1806                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1807                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1808                 if (PageLRU(page)) {
1809                         int lru = page_lru(page);
1810                         get_page(page);
1811                         ClearPageLRU(page);
1812                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1813                         ret = 0;
1814                 }
1815                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1816         }
1817         return ret;
1818 }
1819
1820 /*
1821  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1822  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1823  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1824  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1825  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1826  */
1827 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1828                 struct scan_control *sc)
1829 {
1830         unsigned long inactive, isolated;
1831
1832         if (current_is_kswapd())
1833                 return 0;
1834
1835         if (!sane_reclaim(sc))
1836                 return 0;
1837
1838         if (file) {
1839                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1840                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1841         } else {
1842                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1843                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1844         }
1845
1846         /*
1847          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1848          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1849          * deadlock.
1850          */
1851         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1852                 inactive >>= 3;
1853
1854         return isolated > inactive;
1855 }
1856
1857 /*
1858  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1859  *
1860  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1861  * processes, from rmap.
1862  *
1863  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1864  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1865  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1866  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1867  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1868  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1869  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1870  *
1871  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1872  * But we had to alter page->flags anyway.
1873  *
1874  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1875  */
1876
1877 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1878                                                      struct list_head *list)
1879 {
1880         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1881         int nr_pages, nr_moved = 0;
1882         LIST_HEAD(pages_to_free);
1883         struct page *page;
1884         enum lru_list lru;
1885
1886         while (!list_empty(list)) {
1887                 page = lru_to_page(list);
1888                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1889                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1890                         list_del(&page->lru);
1891                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1892                         putback_lru_page(page);
1893                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1894                         continue;
1895                 }
1896                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1897
1898                 SetPageLRU(page);
1899                 lru = page_lru(page);
1900
1901                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1902                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1903                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1904
1905                 if (put_page_testzero(page)) {
1906                         __ClearPageLRU(page);
1907                         __ClearPageActive(page);
1908                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1909
1910                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1911                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1912                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1913                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1914                         } else
1915                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1916                 } else {
1917                         nr_moved += nr_pages;
1918                 }
1919         }
1920
1921         /*
1922          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1923          */
1924         list_splice(&pages_to_free, list);
1925
1926         return nr_moved;
1927 }
1928
1929 /*
1930  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1931  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1932  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1933  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1934  */
1935 static int current_may_throttle(void)
1936 {
1937         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1938                 current->backing_dev_info == NULL ||
1939                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1940 }
1941
1942 /*
1943  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1944  * of reclaimed pages
1945  */
1946 static noinline_for_stack unsigned long
1947 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1948                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1949 {
1950         LIST_HEAD(page_list);
1951         unsigned long nr_scanned;
1952         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1953         unsigned long nr_taken;
1954         struct reclaim_stat stat;
1955         int file = is_file_lru(lru);
1956         enum vm_event_item item;
1957         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1958         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1959         bool stalled = false;
1960
1961         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1962                 if (stalled)
1963                         return 0;
1964
1965                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1966                 msleep(100);
1967                 stalled = true;
1968
1969                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1970                 if (fatal_signal_pending(current))
1971                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1972         }
1973
1974         lru_add_drain();
1975
1976         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1977
1978         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1979                                      &nr_scanned, sc, lru);
1980
1981         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1982         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1983
1984         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1985         if (global_reclaim(sc))
1986                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1987         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1988         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1989
1990         if (nr_taken == 0)
1991                 return 0;
1992
1993         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1994                                 &stat, false);
1995
1996         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1997
1998         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1999         if (global_reclaim(sc))
2000                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2001         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2002         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
2003         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
2004
2005         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2006
2007         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2008
2009         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2010
2011         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2012         free_unref_page_list(&page_list);
2013
2014         /*
2015          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2016          * implies that flushers are not doing their job. This can
2017          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2018          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2019          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2020          * dirty pages grows not through writes but through memory
2021          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2022          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2023          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2024          */
2025         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2026                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2027
2028         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2029         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2030         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2031         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2032         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2033         sc->nr.taken += nr_taken;
2034         if (file)
2035                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2036
2037         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2038                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2039         return nr_reclaimed;
2040 }
2041
2042 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2043                                struct lruvec *lruvec,
2044                                struct scan_control *sc,
2045                                enum lru_list lru)
2046 {
2047         unsigned long nr_taken;
2048         unsigned long nr_scanned;
2049         unsigned long vm_flags;
2050         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2051         LIST_HEAD(l_active);
2052         LIST_HEAD(l_inactive);
2053         struct page *page;
2054         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2055         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2056         unsigned nr_rotated = 0;
2057         int file = is_file_lru(lru);
2058         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2059
2060         lru_add_drain();
2061
2062         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2063
2064         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2065                                      &nr_scanned, sc, lru);
2066
2067         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2068         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2069
2070         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2071         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2072
2073         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2074
2075         while (!list_empty(&l_hold)) {
2076                 cond_resched();
2077                 page = lru_to_page(&l_hold);
2078                 list_del(&page->lru);
2079
2080                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2081                         putback_lru_page(page);
2082                         continue;
2083                 }
2084
2085                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2086                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2087                                 if (page_has_private(page))
2088                                         try_to_release_page(page, 0);
2089                                 unlock_page(page);
2090                         }
2091                 }
2092
2093                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2094                                     &vm_flags)) {
2095                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2096                         /*
2097                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2098                          * give them one more trip around the active list. So
2099                          * that executable code get better chances to stay in
2100                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2101                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2102                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2103                          * so we ignore them here.
2104                          */
2105                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2106                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2107                                 continue;
2108                         }
2109                 }
2110
2111                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2112                 SetPageWorkingset(page);
2113                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2114         }
2115
2116         /*
2117          * Move pages back to the lru list.
2118          */
2119         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2120         /*
2121          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2122          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2123          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2124          * get_scan_count.
2125          */
2126         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2127
2128         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2129         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2130         /* Keep all free pages in l_active list */
2131         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2132
2133         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2134         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2135
2136         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2137         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2138
2139         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2140         free_unref_page_list(&l_active);
2141         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2142                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2143 }
2144
2145 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2146 {
2147         int nid = -1;
2148         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2149         LIST_HEAD(node_page_list);
2150         struct reclaim_stat dummy_stat;
2151         struct page *page;
2152         struct scan_control sc = {
2153                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2154                 .priority = DEF_PRIORITY,
2155                 .may_writepage = 1,
2156                 .may_unmap = 1,
2157                 .may_swap = 1,
2158         };
2159
2160         while (!list_empty(page_list)) {
2161                 page = lru_to_page(page_list);
2162                 if (nid == -1) {
2163                         nid = page_to_nid(page);
2164                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2165                 }
2166
2167                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2168                         ClearPageActive(page);
2169                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2170                         continue;
2171                 }
2172
2173                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2174                                                 NODE_DATA(nid),
2175                                                 &sc, 0,
2176                                                 &dummy_stat, false);
2177                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2178                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2179                         list_del(&page->lru);
2180                         putback_lru_page(page);
2181                 }
2182
2183                 nid = -1;
2184         }
2185
2186         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2187                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2188                                                 NODE_DATA(nid),
2189                                                 &sc, 0,
2190                                                 &dummy_stat, false);
2191                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2192                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2193                         list_del(&page->lru);
2194                         putback_lru_page(page);
2195                 }
2196         }
2197
2198         return nr_reclaimed;
2199 }
2200
2201 /*
2202  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2203  * to do too much work.
2204  *
2205  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2206  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2207  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2208  *
2209  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2210  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2211  *
2212  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2213  *
2214  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2215  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2216  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2217  *
2218  * total     target    max
2219  * memory    ratio     inactive
2220  * -------------------------------------
2221  *   10MB       1         5MB
2222  *  100MB       1        50MB
2223  *    1GB       3       250MB
2224  *   10GB      10       0.9GB
2225  *  100GB      31         3GB
2226  *    1TB     101        10GB
2227  *   10TB     320        32GB
2228  */
2229 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2230                                  struct scan_control *sc, bool trace)
2231 {
2232         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2233         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2234         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2235         unsigned long inactive, active;
2236         unsigned long inactive_ratio;
2237         unsigned long refaults;
2238         unsigned long gb;
2239
2240         /*
2241          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2242          * is pointless.
2243          */
2244         if (!file && !total_swap_pages)
2245                 return false;
2246
2247         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2248         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2249
2250         /*
2251          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2252          * is being established. Disable active list protection to get
2253          * rid of the stale workingset quickly.
2254          */
2255         refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2256         if (file && lruvec->refaults != refaults) {
2257                 inactive_ratio = 0;
2258         } else {
2259                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2260                 if (gb)
2261                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2262                 else
2263                         inactive_ratio = 1;
2264         }
2265
2266         if (trace)
2267                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2268                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2269                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2270                         inactive_ratio, file);
2271
2272         return inactive * inactive_ratio < active;
2273 }
2274
2275 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2276                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2277 {
2278         if (is_active_lru(lru)) {
2279                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2280                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2281                 return 0;
2282         }
2283
2284         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2285 }
2286
2287 enum scan_balance {
2288         SCAN_EQUAL,
2289         SCAN_FRACT,
2290         SCAN_ANON,
2291         SCAN_FILE,
2292 };
2293
2294 /*
2295  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2296  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2297  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2298  * onto the active list instead of evict.
2299  *
2300  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2301  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2302  */
2303 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2304                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
2305 {
2306         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2307         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2308         u64 fraction[2];
2309         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2310         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2311         unsigned long anon_prio, file_prio;
2312         enum scan_balance scan_balance;
2313         unsigned long anon, file;
2314         unsigned long ap, fp;
2315         enum lru_list lru;
2316
2317         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2318         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2319                 scan_balance = SCAN_FILE;
2320                 goto out;
2321         }
2322
2323         /*
2324          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2325          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2326          * disable swapping for individual groups completely when
2327          * using the memory controller's swap limit feature would be
2328          * too expensive.
2329          */
2330         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2331                 scan_balance = SCAN_FILE;
2332                 goto out;
2333         }
2334
2335         /*
2336          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2337          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2338          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2339          */
2340         if (!sc->priority && swappiness) {
2341                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2342                 goto out;
2343         }
2344
2345         /*
2346          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2347          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2348          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2349          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2350          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2351          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2352          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2353          */
2354         if (global_reclaim(sc)) {
2355                 unsigned long pgdatfile;
2356                 unsigned long pgdatfree;
2357                 int z;
2358                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2359
2360                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2361                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2362                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2363
2364                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2365                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2366                         if (!managed_zone(zone))
2367                                 continue;
2368
2369                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2370                 }
2371
2372                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2373                         /*
2374                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2375                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2376                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2377                          */
2378                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2379                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2380                                         >> sc->priority) {
2381                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2382                                 goto out;
2383                         }
2384                 }
2385         }
2386
2387         /*
2388          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2389          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2390          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2391          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2392          * Without the second condition we could end up never scanning an
2393          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2394          * system is under heavy pressure.
2395          */
2396         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2397             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2398                 scan_balance = SCAN_FILE;
2399                 goto out;
2400         }
2401
2402         scan_balance = SCAN_FRACT;
2403
2404         /*
2405          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2406          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2407          */
2408         anon_prio = swappiness;
2409         file_prio = 200 - anon_prio;
2410
2411         /*
2412          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2413          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2414          * ratios to determine how valuable each cache is.
2415          *
2416          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2417          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2418          * up weighing recent references more than old ones.
2419          *
2420          * anon in [0], file in [1]
2421          */
2422
2423         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2424                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2425         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2426                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2427
2428         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2429         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2430                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2431                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2432         }
2433
2434         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2435                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2436                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2437         }
2438
2439         /*
2440          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2441          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2442          * each list that were recently referenced and in active use.
2443          */
2444         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2445         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2446
2447         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2448         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2449         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2450
2451         fraction[0] = ap;
2452         fraction[1] = fp;
2453         denominator = ap + fp + 1;
2454 out:
2455         for_each_evictable_lru(lru) {
2456                 int file = is_file_lru(lru);
2457                 unsigned long lruvec_size;
2458                 unsigned long scan;
2459                 unsigned long protection;
2460
2461                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2462                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2463                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2464
2465                 if (protection) {
2466                         /*
2467                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2468                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2469                          * setting.
2470                          *
2471                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2472                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2473                          * approach the memory protection threshold, to totally
2474                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2475                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2476                          * also means we simply get no protection at all if we
2477                          * set it too low, which is not ideal.
2478                          *
2479                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2480                          * pressure by how much of the total memory used is
2481                          * within protection thresholds.
2482                          *
2483                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2484                          * we skip over all groups that are within their low
2485                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2486                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2487                          * the best-effort low protection. However, we still
2488                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2489                          * that case instead of simply punishing them all
2490                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2491                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2492                          * again by how much of the total memory used is under
2493                          * hard protection.
2494                          */
2495                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2496
2497                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2498                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2499
2500                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2501                                 cgroup_size;
2502
2503                         /*
2504                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2505                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2506                          * sc->priority further than desirable.
2507                          */
2508                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2509                 } else {
2510                         scan = lruvec_size;
2511                 }
2512
2513                 scan >>= sc->priority;
2514
2515                 /*
2516                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2517                  * scrape out the remaining cache.
2518                  */
2519                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2520                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2521
2522                 switch (scan_balance) {
2523                 case SCAN_EQUAL:
2524                         /* Scan lists relative to size */
2525                         break;
2526                 case SCAN_FRACT:
2527                         /*
2528                          * Scan types proportional to swappiness and
2529                          * their relative recent reclaim efficiency.
2530                          * Make sure we don't miss the last page
2531                          * because of a round-off error.
2532                          */
2533                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2534                                                   denominator);
2535                         break;
2536                 case SCAN_FILE:
2537                 case SCAN_ANON:
2538                         /* Scan one type exclusively */
2539                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2540                                 lruvec_size = 0;
2541                                 scan = 0;
2542                         }
2543                         break;
2544                 default:
2545                         /* Look ma, no brain */
2546                         BUG();
2547                 }
2548
2549                 nr[lru] = scan;
2550         }
2551 }
2552
2553 /*
2554  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2555  */
2556 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2557                               struct scan_control *sc)
2558 {
2559         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2560         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2561         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2562         unsigned long nr_to_scan;
2563         enum lru_list lru;
2564         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2565         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2566         struct blk_plug plug;
2567         bool scan_adjusted;
2568
2569         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr);
2570
2571         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2572         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2573
2574         /*
2575          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2576          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2577          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2578          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2579          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2580          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2581          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2582          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2583          * dropped to zero at the first pass.
2584          */
2585         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2586                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2587
2588         blk_start_plug(&plug);
2589         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2590                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2591                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2592                 unsigned long nr_scanned;
2593
2594                 for_each_evictable_lru(lru) {
2595                         if (nr[lru]) {
2596                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2597                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2598
2599                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2600                                                             lruvec, sc);
2601                         }
2602                 }
2603
2604                 cond_resched();
2605
2606                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2607                         continue;
2608
2609                 /*
2610                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2611                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2612                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2613                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2614                  * proportional to the original scan target.
2615                  */
2616                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2617                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2618
2619                 /*
2620                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2621                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2622                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2623                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2624                  */
2625                 if (!nr_file || !nr_anon)
2626                         break;
2627
2628                 if (nr_file > nr_anon) {
2629                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2630                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2631                         lru = LRU_BASE;
2632                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2633                 } else {
2634                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2635                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2636                         lru = LRU_FILE;
2637                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2638                 }
2639
2640                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2641                 nr[lru] = 0;
2642                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2643
2644                 /*
2645                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2646                  * scan target and the percentage scanning already complete
2647                  */
2648                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2649                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2650                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2651                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2652
2653                 lru += LRU_ACTIVE;
2654                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2655                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2656                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2657
2658                 scan_adjusted = true;
2659         }
2660         blk_finish_plug(&plug);
2661         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2662
2663         /*
2664          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2665          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2666          */
2667         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2668                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2669                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2670 }
2671
2672 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2673 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2674 {
2675         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2676                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2677                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2678                 return true;
2679
2680         return false;
2681 }
2682
2683 /*
2684  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2685  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2686  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2687  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2688  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2689  */
2690 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2691                                         unsigned long nr_reclaimed,
2692                                         struct scan_control *sc)
2693 {
2694         unsigned long pages_for_compaction;
2695         unsigned long inactive_lru_pages;
2696         int z;
2697
2698         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2699         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2700                 return false;
2701
2702         /*
2703          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2704          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2705          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2706          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2707          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2708          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2709          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2710          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2711          */
2712         if (!nr_reclaimed)
2713                 return false;
2714
2715         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2716         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2717                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2718                 if (!managed_zone(zone))
2719                         continue;
2720
2721                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2722                 case COMPACT_SUCCESS:
2723                 case COMPACT_CONTINUE:
2724                         return false;
2725                 default:
2726                         /* check next zone */
2727                         ;
2728                 }
2729         }
2730
2731         /*
2732          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2733          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2734          */
2735         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2736         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2737         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2738                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2739
2740         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2741 }
2742
2743 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2744 {
2745         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2746                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2747 }
2748
2749 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2750 {
2751         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2752         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2753         bool reclaimable = false;
2754
2755         do {
2756                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2757                 struct mem_cgroup *memcg;
2758
2759                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2760
2761                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2762                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2763
2764                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);
2765                 do {
2766                         unsigned long reclaimed;
2767                         unsigned long scanned;
2768
2769                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2770                         case MEMCG_PROT_MIN:
2771                                 /*
2772                                  * Hard protection.
2773                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2774                                  */
2775                                 continue;
2776                         case MEMCG_PROT_LOW:
2777                                 /*
2778                                  * Soft protection.
2779                                  * Respect the protection only as long as
2780                                  * there is an unprotected supply
2781                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2782                                  */
2783                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2784                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2785                                         continue;
2786                                 }
2787                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2788                                 break;
2789                         case MEMCG_PROT_NONE:
2790                                 /*
2791                                  * All protection thresholds breached. We may
2792                                  * still choose to vary the scan pressure
2793                                  * applied based on by how much the cgroup in
2794                                  * question has exceeded its protection
2795                                  * thresholds (see get_scan_count).
2796                                  */
2797                                 break;
2798                         }
2799
2800                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2801                         scanned = sc->nr_scanned;
2802                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc);
2803
2804                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2805                                         sc->priority);
2806
2807                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2808                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2809                                    sc->nr_scanned - scanned,
2810                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2811
2812                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, NULL)));
2813
2814                 if (reclaim_state) {
2815                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2816                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2817                 }
2818
2819                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2820                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2821                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2822                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2823
2824                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2825                         reclaimable = true;
2826
2827                 if (current_is_kswapd()) {
2828                         /*
2829                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2830                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2831                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2832                          * global limits are not being effective at throttling
2833                          * processes due to the page distribution throughout
2834                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2835                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2836                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2837                          * the dirtying process is throttled in the same way
2838                          * balance_dirty_pages() manages.
2839                          *
2840                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2841                          * count the number of pages under pages flagged for
2842                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2843                          * in the nr_immediate check below.
2844                          */
2845                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2846                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2847
2848                         /*
2849                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2850                          * scanned were backed by a congested BDI and
2851                          * wait_iff_congested will stall.
2852                          */
2853                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2854                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2855
2856                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2857                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2858                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2859
2860                         /*
2861                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2862                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2863                          * implies that pages are cycling through the LRU
2864                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2865                          */
2866                         if (sc->nr.immediate)
2867                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2868                 }
2869
2870                 /*
2871                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2872                  * stalling in wait_iff_congested().
2873                  */
2874                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2875                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2876                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2877
2878                 /*
2879                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2880                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2881                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2882                  * the LRU too quickly.
2883                  */
2884                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2885                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2886                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2887
2888         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2889                                          sc));
2890
2891         /*
2892          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2893          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2894          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2895          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2896          */
2897         if (reclaimable)
2898                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2899
2900         return reclaimable;
2901 }
2902
2903 /*
2904  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2905  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2906  * should reclaim first.
2907  */
2908 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2909 {
2910         unsigned long watermark;
2911         enum compact_result suitable;
2912
2913         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2914         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2915                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2916                 return true;
2917         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2918                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2919                 return false;
2920
2921         /*
2922          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2923          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2924          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2925          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2926          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2927          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2928          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2929          */
2930         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2931
2932         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2933 }
2934
2935 /*
2936  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2937  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2938  * request.
2939  *
2940  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2941  * scan then give up on it.
2942  */
2943 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2944 {
2945         struct zoneref *z;
2946         struct zone *zone;
2947         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2948         unsigned long nr_soft_scanned;
2949         gfp_t orig_mask;
2950         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2951
2952         /*
2953          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2954          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2955          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2956          */
2957         orig_mask = sc->gfp_mask;
2958         if (buffer_heads_over_limit) {
2959                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2960                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2961         }
2962
2963         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2964                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2965                 /*
2966                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2967                  * to global LRU.
2968                  */
2969                 if (global_reclaim(sc)) {
2970                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2971                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2972                                 continue;
2973
2974                         /*
2975                          * If we already have plenty of memory free for
2976                          * compaction in this zone, don't free any more.
2977                          * Even though compaction is invoked for any
2978                          * non-zero order, only frequent costly order
2979                          * reclamation is disruptive enough to become a
2980                          * noticeable problem, like transparent huge
2981                          * page allocations.
2982                          */
2983                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2984                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2985                             compaction_ready(zone, sc)) {
2986                                 sc->compaction_ready = true;
2987                                 continue;
2988                         }
2989
2990                         /*
2991                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2992                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2993                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2994                          * the user prefers lower zones being preserved.
2995                          */
2996                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2997                                 continue;
2998
2999                         /*
3000                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3001                          * and returns the number of reclaimed pages and
3002                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3003                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3004                          */
3005                         nr_soft_scanned = 0;
3006                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3007                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3008                                                 &nr_soft_scanned);
3009                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3010                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3011                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3012                 }
3013
3014                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3015                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3016                         continue;
3017                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3018                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3019         }
3020
3021         /*
3022          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3023          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3024          */
3025         sc->gfp_mask = orig_mask;
3026 }
3027
3028 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
3029 {
3030         struct mem_cgroup *memcg;
3031
3032         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
3033         do {
3034                 unsigned long refaults;
3035                 struct lruvec *lruvec;
3036
3037                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3038                 refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3039                 lruvec->refaults = refaults;
3040         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
3041 }
3042
3043 /*
3044  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3045  *
3046  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3047  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3048  *
3049  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3050  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3051  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3052  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3053  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3054  * work, and the allocation attempt will fail.
3055  *
3056  * returns:     0, if no pages reclaimed
3057  *              else, the number of pages reclaimed
3058  */
3059 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3060                                           struct scan_control *sc)
3061 {
3062         int initial_priority = sc->priority;
3063         pg_data_t *last_pgdat;
3064         struct zoneref *z;
3065         struct zone *zone;
3066 retry:
3067         delayacct_freepages_start();
3068
3069         if (global_reclaim(sc))
3070                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3071
3072         do {
3073                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3074                                 sc->priority);
3075                 sc->nr_scanned = 0;
3076                 shrink_zones(zonelist, sc);
3077
3078                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3079                         break;
3080
3081                 if (sc->compaction_ready)
3082                         break;
3083
3084                 /*
3085                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3086                  * writepage even in laptop mode.
3087                  */
3088                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3089                         sc->may_writepage = 1;
3090         } while (--sc->priority >= 0);
3091
3092         last_pgdat = NULL;
3093         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3094                                         sc->nodemask) {
3095                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3096                         continue;
3097                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3098                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3099                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3100         }
3101
3102         delayacct_freepages_end();
3103
3104         if (sc->nr_reclaimed)
3105                 return sc->nr_reclaimed;
3106
3107         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3108         if (sc->compaction_ready)
3109                 return 1;
3110
3111         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3112         if (sc->memcg_low_skipped) {
3113                 sc->priority = initial_priority;
3114                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3115                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3116                 goto retry;
3117         }
3118
3119         return 0;
3120 }
3121
3122 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3123 {
3124         struct zone *zone;
3125         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3126         unsigned long free_pages = 0;
3127         int i;
3128         bool wmark_ok;
3129
3130         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3131                 return true;
3132
3133         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3134                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3135                 if (!managed_zone(zone))
3136                         continue;
3137
3138                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3139                         continue;
3140
3141                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3142                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3143         }
3144
3145         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3146         if (!pfmemalloc_reserve)
3147                 return true;
3148
3149         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3150
3151         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3152         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3153                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3154                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3155                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3156         }
3157
3158         return wmark_ok;
3159 }
3160
3161 /*
3162  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3163  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3164  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3165  * when the low watermark is reached.
3166  *
3167  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3168  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3169  */
3170 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3171                                         nodemask_t *nodemask)
3172 {
3173         struct zoneref *z;
3174         struct zone *zone;
3175         pg_data_t *pgdat = NULL;
3176
3177         /*
3178          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3179          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3180          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3181          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3182          * processes to block on log_wait_commit().
3183          */
3184         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3185                 goto out;
3186
3187         /*
3188          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3189          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3190          */
3191         if (fatal_signal_pending(current))
3192                 goto out;
3193
3194         /*
3195          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3196          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3197          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3198          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3199          *
3200          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3201          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3202          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3203          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3204          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3205          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3206          * should make reasonable progress.
3207          */
3208         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3209                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3210                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3211                         continue;
3212
3213                 /* Throttle based on the first usable node */
3214                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3215                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3216                         goto out;
3217                 break;
3218         }
3219
3220         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3221         if (!pgdat)
3222                 goto out;
3223
3224         /* Account for the throttling */
3225         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3226
3227         /*
3228          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3229          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3230          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3231          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3232          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3233          * second before continuing.
3234          */
3235         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3236                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3237                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3238
3239                 goto check_pending;
3240         }
3241
3242         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3243         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3244                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3245
3246 check_pending:
3247         if (fatal_signal_pending(current))
3248                 return true;
3249
3250 out:
3251         return false;
3252 }
3253
3254 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3255                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3256 {
3257         unsigned long nr_reclaimed;
3258         struct scan_control sc = {
3259                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3260                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3261                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3262                 .order = order,
3263                 .nodemask = nodemask,
3264                 .priority = DEF_PRIORITY,
3265                 .may_writepage = !laptop_mode,
3266                 .may_unmap = 1,
3267                 .may_swap = 1,
3268         };
3269
3270         /*
3271          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3272          * Confirm they are large enough for max values.
3273          */
3274         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3275         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3276         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3277
3278         /*
3279          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3280          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3281          * point.
3282          */
3283         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3284                 return 1;
3285
3286         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3287         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3288
3289         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3290
3291         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3292         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3293
3294         return nr_reclaimed;
3295 }
3296
3297 #ifdef CONFIG_MEMCG
3298
3299 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3300 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3301                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3302                                                 pg_data_t *pgdat,
3303                                                 unsigned long *nr_scanned)
3304 {
3305         struct scan_control sc = {
3306                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3307                 .target_mem_cgroup = memcg,
3308                 .may_writepage = !laptop_mode,
3309                 .may_unmap = 1,
3310                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3311                 .may_swap = !noswap,
3312         };
3313
3314         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3315
3316         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3317                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3318
3319         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3320                                                       sc.gfp_mask);
3321
3322         /*
3323          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3324          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3325          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3326          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3327          * the priority and make it zero.
3328          */
3329         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc);
3330
3331         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3332
3333         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3334
3335         return sc.nr_reclaimed;
3336 }
3337
3338 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3339                                            unsigned long nr_pages,
3340                                            gfp_t gfp_mask,
3341                                            bool may_swap)
3342 {
3343         unsigned long nr_reclaimed;
3344         unsigned long pflags;
3345         unsigned int noreclaim_flag;
3346         struct scan_control sc = {
3347                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3348                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3349                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3350                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3351                 .target_mem_cgroup = memcg,
3352                 .priority = DEF_PRIORITY,
3353                 .may_writepage = !laptop_mode,
3354                 .may_unmap = 1,
3355                 .may_swap = may_swap,
3356         };
3357         /*
3358          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3359          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3360          * the reclaim does not bail out early.
3361          */
3362         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3363
3364         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3365
3366         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3367
3368         psi_memstall_enter(&pflags);
3369         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3370
3371         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3372
3373         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3374         psi_memstall_leave(&pflags);
3375
3376         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3377         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3378
3379         return nr_reclaimed;
3380 }
3381 #endif
3382
3383 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3384                                 struct scan_control *sc)
3385 {
3386         struct mem_cgroup *memcg;
3387
3388         if (!total_swap_pages)
3389                 return;
3390
3391         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3392         do {
3393                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3394
3395                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3396                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3397                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3398
3399                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3400         } while (memcg);
3401 }
3402
3403 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3404 {
3405         int i;
3406         struct zone *zone;
3407
3408         /*
3409          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3410          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3411          * should not be checked at the time time as reclaim would
3412          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3413          * zone is balanced.
3414          */
3415         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3416                 zone = pgdat->node_zones + i;
3417                 if (!managed_zone(zone))
3418                         continue;
3419
3420                 if (zone->watermark_boost)
3421                         return true;
3422         }
3423
3424         return false;
3425 }
3426
3427 /*
3428  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3429  * and classzone_idx
3430  */
3431 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3432 {
3433         int i;
3434         unsigned long mark = -1;
3435         struct zone *zone;
3436
3437         /*
3438          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3439          * meet watermarks.
3440          */
3441         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3442                 zone = pgdat->node_zones + i;
3443
3444                 if (!managed_zone(zone))
3445                         continue;
3446
3447                 mark = high_wmark_pages(zone);
3448                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3449                         return true;
3450         }
3451
3452         /*
3453          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3454          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3455          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3456          */
3457         if (mark == -1)
3458                 return true;
3459
3460         return false;
3461 }
3462
3463 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3464 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3465 {
3466         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3467         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3468         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3469 }
3470
3471 /*
3472  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3473  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3474  *
3475  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3476  */
3477 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3478 {
3479         /*
3480          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3481          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3482          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3483          * throttled. There is also a potential race if processes get
3484          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3485          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3486          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3487          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3488          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3489          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3490          * that here we are under prepare_to_wait().
3491          */
3492         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3493                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3494
3495         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3496         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3497                 return true;
3498
3499         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3500                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3501                 return true;
3502         }
3503
3504         return false;
3505 }
3506
3507 /*
3508  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3509  * zone that is currently unbalanced.
3510  *
3511  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3512  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3513  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3514  */
3515 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3516                                struct scan_control *sc)
3517 {
3518         struct zone *zone;
3519         int z;
3520
3521         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3522         sc->nr_to_reclaim = 0;
3523         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3524                 zone = pgdat->node_zones + z;
3525                 if (!managed_zone(zone))
3526                         continue;
3527
3528                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3529         }
3530
3531         /*
3532          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3533          * now pressure is applied based on node LRU order.
3534          */
3535         shrink_node(pgdat, sc);
3536
3537         /*
3538          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3539          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3540          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3541          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3542          * can direct reclaim/compact.
3543          */
3544         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3545                 sc->order = 0;
3546
3547         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3548 }
3549
3550 /*
3551  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3552  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3553  * balanced.
3554  *
3555  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3556  *
3557  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3558  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3559  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3560  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3561  * balanced.
3562  */
3563 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3564 {
3565         int i;
3566         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3567         unsigned long nr_soft_scanned;
3568         unsigned long pflags;
3569         unsigned long nr_boost_reclaim;
3570         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3571         bool boosted;
3572         struct zone *zone;
3573         struct scan_control sc = {
3574                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3575                 .order = order,
3576                 .may_unmap = 1,
3577         };
3578
3579         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3580         psi_memstall_enter(&pflags);
3581         __fs_reclaim_acquire();
3582
3583         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3584
3585         /*
3586          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3587          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3588          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3589          */
3590         nr_boost_reclaim = 0;
3591         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3592                 zone = pgdat->node_zones + i;
3593                 if (!managed_zone(zone))
3594                         continue;
3595
3596                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3597                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3598         }
3599         boosted = nr_boost_reclaim;
3600
3601 restart:
3602         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3603         do {
3604                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3605                 bool raise_priority = true;
3606                 bool balanced;
3607                 bool ret;
3608
3609                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3610
3611                 /*
3612                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3613                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3614                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3615                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3616                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3617                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3618                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3619                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3620                  */
3621                 if (buffer_heads_over_limit) {
3622                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3623                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3624                                 if (!managed_zone(zone))
3625                                         continue;
3626
3627                                 sc.reclaim_idx = i;
3628                                 break;
3629                         }
3630                 }
3631
3632                 /*
3633                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3634                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3635                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3636                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3637                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3638                  */
3639                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3640                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3641                         nr_boost_reclaim = 0;
3642                         goto restart;
3643                 }
3644
3645                 /*
3646                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3647                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3648                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3649                  */
3650                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3651                         goto out;
3652
3653                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3654                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3655                         raise_priority = false;
3656
3657                 /*
3658                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3659                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3660                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3661                  * reclaim will be aborted.
3662                  */
3663                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3664                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3665
3666                 /*
3667                  * Do some background aging of the anon list, to give
3668                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3669                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3670                  * about consistent aging.
3671                  */
3672                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3673
3674                 /*
3675                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3676                  * even in laptop mode.
3677                  */
3678                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3679                         sc.may_writepage = 1;
3680
3681                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3682                 sc.nr_scanned = 0;
3683                 nr_soft_scanned = 0;
3684                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3685                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3686                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3687
3688                 /*
3689                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3690                  * enough pages are already being scanned that that high
3691                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3692                  */
3693                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3694                         raise_priority = false;
3695
3696                 /*
3697                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3698                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3699                  * able to safely make forward progress. Wake them
3700                  */
3701                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3702                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3703                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3704
3705                 /* Check if kswapd should be suspending */
3706                 __fs_reclaim_release();
3707                 ret = try_to_freeze();
3708                 __fs_reclaim_acquire();
3709                 if (ret || kthread_should_stop())
3710                         break;
3711
3712                 /*
3713                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3714                  * progress in reclaiming pages
3715                  */
3716                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3717                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3718
3719                 /*
3720                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3721                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3722                  * extreme circumstances.
3723                  */
3724                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3725                         break;
3726
3727                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3728                         sc.priority--;
3729         } while (sc.priority >= 1);
3730
3731         if (!sc.nr_reclaimed)
3732                 pgdat->kswapd_failures++;
3733
3734 out:
3735         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3736         if (boosted) {
3737                 unsigned long flags;
3738
3739                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3740                         if (!zone_boosts[i])
3741                                 continue;
3742
3743                         /* Increments are under the zone lock */
3744                         zone = pgdat->node_zones + i;
3745                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3746                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3747                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3748                 }
3749
3750                 /*
3751                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3752                  * pageblocks.
3753                  */
3754                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3755         }
3756
3757         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3758         __fs_reclaim_release();
3759         psi_memstall_leave(&pflags);
3760         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3761
3762         /*
3763          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3764          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3765          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3766          * remain at the higher level.
3767          */
3768         return sc.order;
3769 }
3770
3771 /*
3772  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3773  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3774  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3775  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3776  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3777  */
3778 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3779                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3780 {
3781         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3782                 return prev_classzone_idx;
3783         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3784 }
3785
3786 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3787                                 unsigned int classzone_idx)
3788 {
3789         long remaining = 0;
3790         DEFINE_WAIT(wait);
3791
3792         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3793                 return;
3794
3795         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3796
3797         /*
3798          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3799          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3800          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3801          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3802          * succeed.
3803          */
3804         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3805                 /*
3806                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3807                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3808                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3809                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3810                  */
3811                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3812
3813                 /*
3814                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3815                  * allocation of the requested order possible.
3816                  */
3817                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3818
3819                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3820
3821                 /*
3822                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3823                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3824                  * the previous request that slept prematurely.
3825                  */
3826                 if (remaining) {
3827                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3828                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3829                 }
3830
3831                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3832                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3833         }
3834
3835         /*
3836          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3837          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3838          */
3839         if (!remaining &&
3840             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3841                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3842
3843                 /*
3844                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3845                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3846                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3847                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3848                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3849                  * them before going back to sleep.
3850                  */
3851                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3852
3853                 if (!kthread_should_stop())
3854                         schedule();
3855
3856                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3857         } else {
3858                 if (remaining)
3859                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3860                 else
3861                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3862         }
3863         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3864 }
3865
3866 /*
3867  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3868  * from the init process.
3869  *
3870  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3871  * free memory available even if there is no other activity
3872  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3873  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3874  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3875  *
3876  * If there are applications that are active memory-allocators
3877  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3878  */
3879 static int kswapd(void *p)
3880 {
3881         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3882         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3883         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3884         struct task_struct *tsk = current;
3885         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3886
3887         if (!cpumask_empty(cpumask))
3888                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3889
3890         /*
3891          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3892          * and that if we need more memory we should get access to it
3893          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3894          * never get caught in the normal page freeing logic.
3895          *
3896          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3897          * you need a small amount of memory in order to be able to
3898          * page out something else, and this flag essentially protects
3899          * us from recursively trying to free more memory as we're
3900          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3901          */
3902         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3903         set_freezable();
3904
3905         pgdat->kswapd_order = 0;
3906         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3907         for ( ; ; ) {
3908                 bool ret;
3909
3910                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3911                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3912
3913 kswapd_try_sleep:
3914                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3915                                         classzone_idx);
3916
3917                 /* Read the new order and classzone_idx */
3918                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3919                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3920                 pgdat->kswapd_order = 0;
3921                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3922
3923                 ret = try_to_freeze();
3924                 if (kthread_should_stop())
3925                         break;
3926
3927                 /*
3928                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3929                  * after returning from the refrigerator
3930                  */
3931                 if (ret)
3932                         continue;
3933
3934                 /*
3935                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3936                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3937                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3938                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3939                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3940                  * request (alloc_order).
3941                  */
3942                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3943                                                 alloc_order);
3944                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3945                 if (reclaim_order < alloc_order)
3946                         goto kswapd_try_sleep;
3947         }
3948
3949         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3950
3951         return 0;
3952 }
3953
3954 /*
3955  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3956  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3957  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3958  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3959  * needed.
3960  */
3961 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3962                    enum zone_type classzone_idx)
3963 {
3964         pg_data_t *pgdat;
3965
3966         if (!managed_zone(zone))
3967                 return;
3968
3969         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3970                 return;
3971         pgdat = zone->zone_pgdat;
3972
3973         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3974                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3975         else
3976                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3977                                                   classzone_idx);
3978         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3979         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3980                 return;
3981
3982         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3983         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3984             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3985              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3986                 /*
3987                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3988                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3989                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3990                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3991                  * ratelimit its work.
3992                  */
3993                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3994                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3995                 return;
3996         }
3997
3998         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3999                                       gfp_flags);
4000         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4001 }
4002
4003 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4004 /*
4005  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4006  * freed pages.
4007  *
4008  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4009  * LRU order by reclaiming preferentially
4010  * inactive > active > active referenced > active mapped
4011  */
4012 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4013 {
4014         struct scan_control sc = {
4015                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4016                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4017                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4018                 .priority = DEF_PRIORITY,
4019                 .may_writepage = 1,
4020                 .may_unmap = 1,
4021                 .may_swap = 1,
4022                 .hibernation_mode = 1,
4023         };
4024         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4025         unsigned long nr_reclaimed;
4026         unsigned int noreclaim_flag;
4027
4028         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4029         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4030         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4031
4032         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4033
4034         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4035         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4036         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4037
4038         return nr_reclaimed;
4039 }
4040 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4041
4042 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4043    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4044    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4045    restore their cpu bindings. */
4046 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4047 {
4048         int nid;
4049
4050         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4051                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4052                 const struct cpumask *mask;
4053
4054                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4055
4056                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4057                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4058                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4059         }
4060         return 0;
4061 }
4062
4063 /*
4064  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4065  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4066  */
4067 int kswapd_run(int nid)
4068 {
4069         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4070         int ret = 0;
4071
4072         if (pgdat->kswapd)
4073                 return 0;
4074
4075         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4076         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4077                 /* failure at boot is fatal */
4078                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4079                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4080                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4081                 pgdat->kswapd = NULL;
4082         }
4083         return ret;
4084 }
4085
4086 /*
4087  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4088  * hold mem_hotplug_begin/end().
4089  */
4090 void kswapd_stop(int nid)
4091 {
4092         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4093
4094         if (kswapd) {
4095                 kthread_stop(kswapd);
4096                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4097         }
4098 }
4099
4100 static int __init kswapd_init(void)
4101 {
4102         int nid, ret;
4103
4104         swap_setup();
4105         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4106                 kswapd_run(nid);
4107         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4108                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4109                                         NULL);
4110         WARN_ON(ret < 0);
4111         return 0;
4112 }
4113
4114 module_init(kswapd_init)
4115
4116 #ifdef CONFIG_NUMA
4117 /*
4118  * Node reclaim mode
4119  *
4120  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4121  * the watermarks.
4122  */
4123 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4124
4125 #define RECLAIM_OFF 0
4126 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4127 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4128 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4129
4130 /*
4131  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4132  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4133  * a zone.
4134  */
4135 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4136
4137 /*
4138  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4139  * occur.
4140  */
4141 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4142
4143 /*
4144  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4145  * slab reclaim needs to occur.
4146  */
4147 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4148
4149 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4150 {
4151         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4152         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4153                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4154
4155         /*
4156          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4157          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4158          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4159          */
4160         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4161 }
4162
4163 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4164 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4165 {
4166         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4167         unsigned long delta = 0;
4168
4169         /*
4170          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4171          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4172          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4173          * a better estimate
4174          */
4175         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4176                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4177         else
4178                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4179
4180         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4181         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4182                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4183
4184         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4185         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4186                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4187
4188         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4189 }
4190
4191 /*
4192  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4193  */
4194 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4195 {
4196         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4197         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4198         struct task_struct *p = current;
4199         unsigned int noreclaim_flag;
4200         struct scan_control sc = {
4201                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4202                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4203                 .order = order,
4204                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4205                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4206                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4207                 .may_swap = 1,
4208                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4209         };
4210
4211         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4212                                            sc.gfp_mask);
4213
4214         cond_resched();
4215         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4216         /*
4217          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4218          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4219          * and RECLAIM_UNMAP.
4220          */
4221         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4222         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4223         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4224
4225         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4226                 /*
4227                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4228                  * priorities until we have enough memory freed.
4229                  */
4230                 do {
4231                         shrink_node(pgdat, &sc);
4232                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4233         }
4234
4235         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4236         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4237         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4238         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4239
4240         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4241
4242         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4243 }
4244
4245 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4246 {
4247         int ret;
4248
4249         /*
4250          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4251          * slab pages if we are over the defined limits.
4252          *
4253          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4254          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4255          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4256          * if less than a specified percentage of the node is used by
4257          * unmapped file backed pages.
4258          */
4259         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4260             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4261                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4262
4263         /*
4264          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4265          */
4266         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4267                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4268
4269         /*
4270          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4271          * have associated processors. This will favor the local processor
4272          * over remote processors and spread off node memory allocations
4273          * as wide as possible.
4274          */
4275         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4276                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4277
4278         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4279                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4280
4281         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4282         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4283
4284         if (!ret)
4285                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4286
4287         return ret;
4288 }
4289 #endif
4290
4291 /*
4292  * page_evictable - test whether a page is evictable
4293  * @page: the page to test
4294  *
4295  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4296  * lists vs unevictable list.
4297  *
4298  * Reasons page might not be evictable:
4299  * (1) page's mapping marked unevictable
4300  * (2) page is part of an mlocked VMA
4301  *
4302  */
4303 int page_evictable(struct page *page)
4304 {
4305         int ret;
4306
4307         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4308         rcu_read_lock();
4309         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4310         rcu_read_unlock();
4311         return ret;
4312 }
4313
4314 /**
4315  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4316  * appropriate zone lru list
4317  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4318  *
4319  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4320  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4321  * should be only used for lru pages.
4322  */
4323 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4324 {
4325         struct lruvec *lruvec;
4326         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4327         int pgscanned = 0;
4328         int pgrescued = 0;
4329         int i;
4330
4331         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4332                 struct page *page = pvec->pages[i];
4333                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4334
4335                 pgscanned++;
4336                 if (pagepgdat != pgdat) {
4337                         if (pgdat)
4338                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4339                         pgdat = pagepgdat;
4340                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4341                 }
4342                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4343
4344                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4345                         continue;
4346
4347                 if (page_evictable(page)) {
4348                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4349
4350                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4351                         ClearPageUnevictable(page);
4352                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4353                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4354                         pgrescued++;
4355                 }
4356         }
4357
4358         if (pgdat) {
4359                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4360                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4361                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4362         }
4363 }
4364 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);