]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
checkpatch: get default codespell dictionary path from package location
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar ([email protected]).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59
60 #include "internal.h"
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/vmscan.h>
64
65 struct scan_control {
66         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
67         unsigned long nr_to_reclaim;
68
69         /*
70          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
71          * are scanned.
72          */
73         nodemask_t      *nodemask;
74
75         /*
76          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
77          * primary target of this reclaim invocation.
78          */
79         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
80
81         /*
82          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
83          */
84         unsigned long   anon_cost;
85         unsigned long   file_cost;
86
87         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
88 #define DEACTIVATE_ANON 1
89 #define DEACTIVATE_FILE 2
90         unsigned int may_deactivate:2;
91         unsigned int force_deactivate:1;
92         unsigned int skipped_deactivate:1;
93
94         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
95         unsigned int may_writepage:1;
96
97         /* Can mapped pages be reclaimed? */
98         unsigned int may_unmap:1;
99
100         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
101         unsigned int may_swap:1;
102
103         /*
104          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
105          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
106          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
107          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
108          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
109          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
110          */
111         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
112         unsigned int memcg_low_skipped:1;
113
114         unsigned int hibernation_mode:1;
115
116         /* One of the zones is ready for compaction */
117         unsigned int compaction_ready:1;
118
119         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
120         unsigned int cache_trim_mode:1;
121
122         /* The file pages on the current node are dangerously low */
123         unsigned int file_is_tiny:1;
124
125         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
126         unsigned int no_demotion:1;
127
128         /* Allocation order */
129         s8 order;
130
131         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
132         s8 priority;
133
134         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
135         s8 reclaim_idx;
136
137         /* This context's GFP mask */
138         gfp_t gfp_mask;
139
140         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
141         unsigned long nr_scanned;
142
143         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
144         unsigned long nr_reclaimed;
145
146         struct {
147                 unsigned int dirty;
148                 unsigned int unqueued_dirty;
149                 unsigned int congested;
150                 unsigned int writeback;
151                 unsigned int immediate;
152                 unsigned int file_taken;
153                 unsigned int taken;
154         } nr;
155
156         /* for recording the reclaimed slab by now */
157         struct reclaim_state reclaim_state;
158 };
159
160 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
162         do {                                                            \
163                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
164                         struct page *prev;                              \
165                                                                         \
166                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
167                         prefetchw(&prev->_field);                       \
168                 }                                                       \
169         } while (0)
170 #else
171 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
172 #endif
173
174 /*
175  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
176  */
177 int vm_swappiness = 60;
178
179 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
180                                    struct reclaim_state *rs)
181 {
182         /* Check for an overwrite */
183         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
184
185         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
186         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
187
188         task->reclaim_state = rs;
189 }
190
191 static LIST_HEAD(shrinker_list);
192 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
193
194 #ifdef CONFIG_MEMCG
195 static int shrinker_nr_max;
196
197 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
198 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
199 {
200         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
201 }
202
203 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
204 {
205         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
206 }
207
208 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
209                                                      int nid)
210 {
211         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
212                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
213 }
214
215 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
216                                     int map_size, int defer_size,
217                                     int old_map_size, int old_defer_size)
218 {
219         struct shrinker_info *new, *old;
220         struct mem_cgroup_per_node *pn;
221         int nid;
222         int size = map_size + defer_size;
223
224         for_each_node(nid) {
225                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
226                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
227                 /* Not yet online memcg */
228                 if (!old)
229                         return 0;
230
231                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
232                 if (!new)
233                         return -ENOMEM;
234
235                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
236                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
237
238                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
239                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
240                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
241                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
242                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
243                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
244                        defer_size - old_defer_size);
245
246                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
247                 kvfree_rcu(old, rcu);
248         }
249
250         return 0;
251 }
252
253 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
254 {
255         struct mem_cgroup_per_node *pn;
256         struct shrinker_info *info;
257         int nid;
258
259         for_each_node(nid) {
260                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
261                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
262                 kvfree(info);
263                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
264         }
265 }
266
267 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
268 {
269         struct shrinker_info *info;
270         int nid, size, ret = 0;
271         int map_size, defer_size = 0;
272
273         down_write(&shrinker_rwsem);
274         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
275         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
276         size = map_size + defer_size;
277         for_each_node(nid) {
278                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
279                 if (!info) {
280                         free_shrinker_info(memcg);
281                         ret = -ENOMEM;
282                         break;
283                 }
284                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
285                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
286                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
287         }
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289
290         return ret;
291 }
292
293 static inline bool need_expand(int nr_max)
294 {
295         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
296                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
297 }
298
299 static int expand_shrinker_info(int new_id)
300 {
301         int ret = 0;
302         int new_nr_max = new_id + 1;
303         int map_size, defer_size = 0;
304         int old_map_size, old_defer_size = 0;
305         struct mem_cgroup *memcg;
306
307         if (!need_expand(new_nr_max))
308                 goto out;
309
310         if (!root_mem_cgroup)
311                 goto out;
312
313         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
314
315         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
316         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
317         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
318         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
319
320         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
321         do {
322                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
323                                                old_map_size, old_defer_size);
324                 if (ret) {
325                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
326                         goto out;
327                 }
328         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
329 out:
330         if (!ret)
331                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
332
333         return ret;
334 }
335
336 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
337 {
338         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
339                 struct shrinker_info *info;
340
341                 rcu_read_lock();
342                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
343                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
344                 smp_mb__before_atomic();
345                 set_bit(shrinker_id, info->map);
346                 rcu_read_unlock();
347         }
348 }
349
350 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
351
352 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
353 {
354         int id, ret = -ENOMEM;
355
356         if (mem_cgroup_disabled())
357                 return -ENOSYS;
358
359         down_write(&shrinker_rwsem);
360         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
361         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
362         if (id < 0)
363                 goto unlock;
364
365         if (id >= shrinker_nr_max) {
366                 if (expand_shrinker_info(id)) {
367                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
368                         goto unlock;
369                 }
370         }
371         shrinker->id = id;
372         ret = 0;
373 unlock:
374         up_write(&shrinker_rwsem);
375         return ret;
376 }
377
378 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
379 {
380         int id = shrinker->id;
381
382         BUG_ON(id < 0);
383
384         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
385
386         idr_remove(&shrinker_idr, id);
387 }
388
389 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
390                                    struct mem_cgroup *memcg)
391 {
392         struct shrinker_info *info;
393
394         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
395         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
396 }
397
398 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
399                                   struct mem_cgroup *memcg)
400 {
401         struct shrinker_info *info;
402
403         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
404         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
405 }
406
407 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
408 {
409         int i, nid;
410         long nr;
411         struct mem_cgroup *parent;
412         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
413
414         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
415         if (!parent)
416                 parent = root_mem_cgroup;
417
418         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
419         down_read(&shrinker_rwsem);
420         for_each_node(nid) {
421                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
422                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
423                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
424                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
425                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
426                 }
427         }
428         up_read(&shrinker_rwsem);
429 }
430
431 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
432 {
433         return sc->target_mem_cgroup;
434 }
435
436 /**
437  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
438  * @sc: scan_control in question
439  *
440  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
441  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
442  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
443  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
444  * allocation and configurability.
445  *
446  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
447  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
448  */
449 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
450 {
451         if (!cgroup_reclaim(sc))
452                 return true;
453 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
454         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
455                 return true;
456 #endif
457         return false;
458 }
459 #else
460 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
461 {
462         return -ENOSYS;
463 }
464
465 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
466 {
467 }
468
469 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
470                                    struct mem_cgroup *memcg)
471 {
472         return 0;
473 }
474
475 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
476                                   struct mem_cgroup *memcg)
477 {
478         return 0;
479 }
480
481 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
482 {
483         return false;
484 }
485
486 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
487 {
488         return true;
489 }
490 #endif
491
492 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
493                              struct shrink_control *sc)
494 {
495         int nid = sc->nid;
496
497         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
498                 nid = 0;
499
500         if (sc->memcg &&
501             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
502                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
503                                               sc->memcg);
504
505         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
506 }
507
508
509 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
510                             struct shrink_control *sc)
511 {
512         int nid = sc->nid;
513
514         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
515                 nid = 0;
516
517         if (sc->memcg &&
518             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
519                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
520                                              sc->memcg);
521
522         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
523 }
524
525 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
526 {
527         if (!numa_demotion_enabled)
528                 return false;
529         if (sc) {
530                 if (sc->no_demotion)
531                         return false;
532                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
533                 if (cgroup_reclaim(sc))
534                         return false;
535         }
536         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
537                 return false;
538
539         return true;
540 }
541
542 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
543                                           int nid,
544                                           struct scan_control *sc)
545 {
546         if (memcg == NULL) {
547                 /*
548                  * For non-memcg reclaim, is there
549                  * space in any swap device?
550                  */
551                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
552                         return true;
553         } else {
554                 /* Is the memcg below its swap limit? */
555                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
556                         return true;
557         }
558
559         /*
560          * The page can not be swapped.
561          *
562          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
563          */
564         return can_demote(nid, sc);
565 }
566
567 /*
568  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
569  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
570  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
571  */
572 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
573 {
574         unsigned long nr;
575
576         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
577                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
578         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
579                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
580                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
581
582         return nr;
583 }
584
585 /**
586  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
587  * @lruvec: lru vector
588  * @lru: lru to use
589  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
590  */
591 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
592                                      int zone_idx)
593 {
594         unsigned long size = 0;
595         int zid;
596
597         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
598                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
599
600                 if (!managed_zone(zone))
601                         continue;
602
603                 if (!mem_cgroup_disabled())
604                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
605                 else
606                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
607         }
608         return size;
609 }
610
611 /*
612  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
613  */
614 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
615 {
616         unsigned int size;
617         int err;
618
619         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
620                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
621                 if (err != -ENOSYS)
622                         return err;
623
624                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
625         }
626
627         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
628         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
629                 size *= nr_node_ids;
630
631         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
632         if (!shrinker->nr_deferred)
633                 return -ENOMEM;
634
635         return 0;
636 }
637
638 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
639 {
640         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
641                 down_write(&shrinker_rwsem);
642                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
643                 up_write(&shrinker_rwsem);
644                 return;
645         }
646
647         kfree(shrinker->nr_deferred);
648         shrinker->nr_deferred = NULL;
649 }
650
651 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
652 {
653         down_write(&shrinker_rwsem);
654         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
655         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
656         up_write(&shrinker_rwsem);
657 }
658
659 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
660 {
661         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
662
663         if (err)
664                 return err;
665         register_shrinker_prepared(shrinker);
666         return 0;
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
669
670 /*
671  * Remove one
672  */
673 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
674 {
675         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
676                 return;
677
678         down_write(&shrinker_rwsem);
679         list_del(&shrinker->list);
680         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
681         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
682                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
683         up_write(&shrinker_rwsem);
684
685         kfree(shrinker->nr_deferred);
686         shrinker->nr_deferred = NULL;
687 }
688 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
689
690 #define SHRINK_BATCH 128
691
692 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
693                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
694 {
695         unsigned long freed = 0;
696         unsigned long long delta;
697         long total_scan;
698         long freeable;
699         long nr;
700         long new_nr;
701         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
702                                           : SHRINK_BATCH;
703         long scanned = 0, next_deferred;
704
705         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
706         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
707                 return freeable;
708
709         /*
710          * copy the current shrinker scan count into a local variable
711          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
712          * don't also do this scanning work.
713          */
714         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
715
716         if (shrinker->seeks) {
717                 delta = freeable >> priority;
718                 delta *= 4;
719                 do_div(delta, shrinker->seeks);
720         } else {
721                 /*
722                  * These objects don't require any IO to create. Trim
723                  * them aggressively under memory pressure to keep
724                  * them from causing refetches in the IO caches.
725                  */
726                 delta = freeable / 2;
727         }
728
729         total_scan = nr >> priority;
730         total_scan += delta;
731         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
732
733         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
734                                    freeable, delta, total_scan, priority);
735
736         /*
737          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
738          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
739          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
740          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
741          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
742          * objects spread over several slabs with usage less than the
743          * batch_size.
744          *
745          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
746          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
747          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
748          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
749          * possible.
750          */
751         while (total_scan >= batch_size ||
752                total_scan >= freeable) {
753                 unsigned long ret;
754                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
755
756                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
757                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
758                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
759                 if (ret == SHRINK_STOP)
760                         break;
761                 freed += ret;
762
763                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
764                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
765                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
766
767                 cond_resched();
768         }
769
770         /*
771          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
772          * done, decreased by old deferred work that was done now.
773          *
774          * And it is capped to two times of the freeable items.
775          */
776         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
777         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
778
779         /*
780          * move the unused scan count back into the shrinker in a
781          * manner that handles concurrent updates.
782          */
783         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
784
785         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
786         return freed;
787 }
788
789 #ifdef CONFIG_MEMCG
790 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
791                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
792 {
793         struct shrinker_info *info;
794         unsigned long ret, freed = 0;
795         int i;
796
797         if (!mem_cgroup_online(memcg))
798                 return 0;
799
800         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
801                 return 0;
802
803         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
804         if (unlikely(!info))
805                 goto unlock;
806
807         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
808                 struct shrink_control sc = {
809                         .gfp_mask = gfp_mask,
810                         .nid = nid,
811                         .memcg = memcg,
812                 };
813                 struct shrinker *shrinker;
814
815                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
816                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
817                         if (!shrinker)
818                                 clear_bit(i, info->map);
819                         continue;
820                 }
821
822                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
823                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
824                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
825                         continue;
826
827                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
828                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
829                         clear_bit(i, info->map);
830                         /*
831                          * After the shrinker reported that it had no objects to
832                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
833                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
834                          * added. To make sure, we have the bit set in this
835                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
836                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
837                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
838                          * set_shrinker_bit():
839                          *
840                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
841                          *   list_add_tail()    clear_bit()
842                          *   <MB>               <MB>
843                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
844                          */
845                         smp_mb__after_atomic();
846                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
847                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
848                                 ret = 0;
849                         else
850                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
851                 }
852                 freed += ret;
853
854                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
855                         freed = freed ? : 1;
856                         break;
857                 }
858         }
859 unlock:
860         up_read(&shrinker_rwsem);
861         return freed;
862 }
863 #else /* CONFIG_MEMCG */
864 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
865                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
866 {
867         return 0;
868 }
869 #endif /* CONFIG_MEMCG */
870
871 /**
872  * shrink_slab - shrink slab caches
873  * @gfp_mask: allocation context
874  * @nid: node whose slab caches to target
875  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
876  * @priority: the reclaim priority
877  *
878  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
879  *
880  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
881  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
882  *
883  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
884  * are called only if it is the root cgroup.
885  *
886  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
887  * in order to get the scan target.
888  *
889  * Returns the number of reclaimed slab objects.
890  */
891 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
892                                  struct mem_cgroup *memcg,
893                                  int priority)
894 {
895         unsigned long ret, freed = 0;
896         struct shrinker *shrinker;
897
898         /*
899          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
900          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
901          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
902          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
903          * oom.
904          */
905         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
906                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
907
908         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
909                 goto out;
910
911         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
912                 struct shrink_control sc = {
913                         .gfp_mask = gfp_mask,
914                         .nid = nid,
915                         .memcg = memcg,
916                 };
917
918                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
919                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
920                         ret = 0;
921                 freed += ret;
922                 /*
923                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
924                  * prevent the registration from being stalled for long periods
925                  * by parallel ongoing shrinking.
926                  */
927                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
928                         freed = freed ? : 1;
929                         break;
930                 }
931         }
932
933         up_read(&shrinker_rwsem);
934 out:
935         cond_resched();
936         return freed;
937 }
938
939 void drop_slab_node(int nid)
940 {
941         unsigned long freed;
942         int shift = 0;
943
944         do {
945                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
946
947                 if (fatal_signal_pending(current))
948                         return;
949
950                 freed = 0;
951                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
952                 do {
953                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
954                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
955         } while ((freed >> shift++) > 1);
956 }
957
958 void drop_slab(void)
959 {
960         int nid;
961
962         for_each_online_node(nid)
963                 drop_slab_node(nid);
964 }
965
966 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
967 {
968         /*
969          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
970          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
971          * heads at page->private.
972          */
973         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
974         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
975 }
976
977 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
978 {
979         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
980                 return 1;
981         if (!inode_write_congested(inode))
982                 return 1;
983         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
984                 return 1;
985         return 0;
986 }
987
988 /*
989  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
990  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
991  * fsync(), msync() or close().
992  *
993  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
994  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
995  * that page is locked, the mapping is pinned.
996  *
997  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
998  * __GFP_FS.
999  */
1000 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1001                                 struct page *page, int error)
1002 {
1003         lock_page(page);
1004         if (page_mapping(page) == mapping)
1005                 mapping_set_error(mapping, error);
1006         unlock_page(page);
1007 }
1008
1009 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1010 {
1011         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1012         long timeout, ret;
1013         DEFINE_WAIT(wait);
1014
1015         /*
1016          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1017          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1018          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1019          */
1020         if (!current_is_kswapd() &&
1021             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD))
1022                 return;
1023
1024         /*
1025          * These figures are pulled out of thin air.
1026          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1027          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1028          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1029          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1030          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1031          * writeback to a slow device to excessive references pages at the tail
1032          * of the inactive LRU.
1033          */
1034         switch(reason) {
1035         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1036                 timeout = HZ/10;
1037
1038                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1039                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1040                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1041                 }
1042
1043                 break;
1044         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1045                 timeout = HZ/2;
1046                 break;
1047         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1048                 timeout = HZ/50;
1049                 break;
1050         default:
1051                 WARN_ON_ONCE(1);
1052                 timeout = HZ;
1053                 break;
1054         }
1055
1056         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1057         ret = schedule_timeout(timeout);
1058         finish_wait(wqh, &wait);
1059
1060         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1061                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1062
1063         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1064                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1065                                 reason);
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Account for pages written if tasks are throttled waiting on dirty
1070  * pages to clean. If enough pages have been cleaned since throttling
1071  * started then wakeup the throttled tasks.
1072  */
1073 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct page *page,
1074                                                         int nr_throttled)
1075 {
1076         unsigned long nr_written;
1077
1078         inc_node_page_state(page, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1079
1080         /*
1081          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1082          * be synchronised. However, given that the system is
1083          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1084          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1085          * timeout guarantees forward progress.
1086          */
1087         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1088                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1089
1090         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1091                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1092 }
1093
1094 /* possible outcome of pageout() */
1095 typedef enum {
1096         /* failed to write page out, page is locked */
1097         PAGE_KEEP,
1098         /* move page to the active list, page is locked */
1099         PAGE_ACTIVATE,
1100         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1101         PAGE_SUCCESS,
1102         /* page is clean and locked */
1103         PAGE_CLEAN,
1104 } pageout_t;
1105
1106 /*
1107  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1108  * Calls ->writepage().
1109  */
1110 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
1111 {
1112         /*
1113          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
1114          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1115          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1116          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1117          * PagePrivate for that.
1118          *
1119          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1120          * this page's queue, we can perform writeback even if that
1121          * will block.
1122          *
1123          * If the page is swapcache, write it back even if that would
1124          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1125          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1126          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1127          */
1128         if (!is_page_cache_freeable(page))
1129                 return PAGE_KEEP;
1130         if (!mapping) {
1131                 /*
1132                  * Some data journaling orphaned pages can have
1133                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1134                  */
1135                 if (page_has_private(page)) {
1136                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1137                                 ClearPageDirty(page);
1138                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1139                                 return PAGE_CLEAN;
1140                         }
1141                 }
1142                 return PAGE_KEEP;
1143         }
1144         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1145                 return PAGE_ACTIVATE;
1146         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
1147                 return PAGE_KEEP;
1148
1149         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1150                 int res;
1151                 struct writeback_control wbc = {
1152                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1153                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1154                         .range_start = 0,
1155                         .range_end = LLONG_MAX,
1156                         .for_reclaim = 1,
1157                 };
1158
1159                 SetPageReclaim(page);
1160                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1161                 if (res < 0)
1162                         handle_write_error(mapping, page, res);
1163                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1164                         ClearPageReclaim(page);
1165                         return PAGE_ACTIVATE;
1166                 }
1167
1168                 if (!PageWriteback(page)) {
1169                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1170                         ClearPageReclaim(page);
1171                 }
1172                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1173                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1174                 return PAGE_SUCCESS;
1175         }
1176
1177         return PAGE_CLEAN;
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1182  * gets returned with a refcount of 0.
1183  */
1184 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1185                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1186 {
1187         int refcount;
1188         void *shadow = NULL;
1189
1190         BUG_ON(!PageLocked(page));
1191         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1192
1193         if (!PageSwapCache(page))
1194                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1195         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1196         /*
1197          * The non racy check for a busy page.
1198          *
1199          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1200          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1201          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1202          * here, then the following race may occur:
1203          *
1204          * get_user_pages(&page);
1205          * [user mapping goes away]
1206          * write_to(page);
1207          *                              !PageDirty(page)    [good]
1208          * SetPageDirty(page);
1209          * put_page(page);
1210          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1211          *
1212          * [oops, our write_to data is lost]
1213          *
1214          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1215          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1216          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1217          *
1218          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1219          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1220          */
1221         refcount = 1 + compound_nr(page);
1222         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1223                 goto cannot_free;
1224         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1225         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1226                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1227                 goto cannot_free;
1228         }
1229
1230         if (PageSwapCache(page)) {
1231                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1232                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1233                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1234                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1235                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1236                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1237                 put_swap_page(page, swap);
1238         } else {
1239                 void (*freepage)(struct page *);
1240
1241                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1242                 /*
1243                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1244                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1245                  *
1246                  * But don't store shadows in an address space that is
1247                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1248                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1249                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1250                  * back.
1251                  *
1252                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1253                  * only page cache pages found in these are zero pages
1254                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1255                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1256                  * same address_space.
1257                  */
1258                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1259                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1260                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1261                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1262                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1263                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1264                         inode_add_lru(mapping->host);
1265                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1266
1267                 if (freepage != NULL)
1268                         freepage(page);
1269         }
1270
1271         return 1;
1272
1273 cannot_free:
1274         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1275         if (!PageSwapCache(page))
1276                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1277         return 0;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1282  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1283  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1284  * this page.
1285  */
1286 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1287 {
1288         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1289                 /*
1290                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1291                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1292                  * atomic operation.
1293                  */
1294                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1295                 return 1;
1296         }
1297         return 0;
1298 }
1299
1300 /**
1301  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1302  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1303  *
1304  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1305  * Page may still be unevictable for other reasons.
1306  *
1307  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1308  */
1309 void putback_lru_page(struct page *page)
1310 {
1311         lru_cache_add(page);
1312         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1313 }
1314
1315 enum page_references {
1316         PAGEREF_RECLAIM,
1317         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1318         PAGEREF_KEEP,
1319         PAGEREF_ACTIVATE,
1320 };
1321
1322 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1323                                                   struct scan_control *sc)
1324 {
1325         int referenced_ptes, referenced_page;
1326         unsigned long vm_flags;
1327
1328         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1329                                           &vm_flags);
1330         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1331
1332         /*
1333          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1334          * move the page to the unevictable list.
1335          */
1336         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1337                 return PAGEREF_RECLAIM;
1338
1339         if (referenced_ptes) {
1340                 /*
1341                  * All mapped pages start out with page table
1342                  * references from the instantiating fault, so we need
1343                  * to look twice if a mapped file page is used more
1344                  * than once.
1345                  *
1346                  * Mark it and spare it for another trip around the
1347                  * inactive list.  Another page table reference will
1348                  * lead to its activation.
1349                  *
1350                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1351                  * so that recently deactivated but used pages are
1352                  * quickly recovered.
1353                  */
1354                 SetPageReferenced(page);
1355
1356                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1357                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1358
1359                 /*
1360                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1361                  */
1362                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1363                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1364
1365                 return PAGEREF_KEEP;
1366         }
1367
1368         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1369         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1370                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1371
1372         return PAGEREF_RECLAIM;
1373 }
1374
1375 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1376 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1377                                        bool *dirty, bool *writeback)
1378 {
1379         struct address_space *mapping;
1380
1381         /*
1382          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1383          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1384          */
1385         if (!page_is_file_lru(page) ||
1386             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1387                 *dirty = false;
1388                 *writeback = false;
1389                 return;
1390         }
1391
1392         /* By default assume that the page flags are accurate */
1393         *dirty = PageDirty(page);
1394         *writeback = PageWriteback(page);
1395
1396         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1397         if (!page_has_private(page))
1398                 return;
1399
1400         mapping = page_mapping(page);
1401         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1402                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1403 }
1404
1405 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1406 {
1407         struct migration_target_control mtc = {
1408                 /*
1409                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1410                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1411                  * instead of migrated.
1412                  */
1413                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1414                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1415                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1416                 .nid = node
1417         };
1418
1419         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1424  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1425  * @demote_pages.
1426  */
1427 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1428                                      struct pglist_data *pgdat)
1429 {
1430         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1431         unsigned int nr_succeeded;
1432
1433         if (list_empty(demote_pages))
1434                 return 0;
1435
1436         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1437                 return 0;
1438
1439         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1440         migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1441                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1442                             &nr_succeeded);
1443
1444         if (current_is_kswapd())
1445                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1446         else
1447                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1448
1449         return nr_succeeded;
1450 }
1451
1452 /*
1453  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1454  */
1455 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1456                                      struct pglist_data *pgdat,
1457                                      struct scan_control *sc,
1458                                      struct reclaim_stat *stat,
1459                                      bool ignore_references)
1460 {
1461         LIST_HEAD(ret_pages);
1462         LIST_HEAD(free_pages);
1463         LIST_HEAD(demote_pages);
1464         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1465         unsigned int pgactivate = 0;
1466         bool do_demote_pass;
1467
1468         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1469         cond_resched();
1470         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1471
1472 retry:
1473         while (!list_empty(page_list)) {
1474                 struct address_space *mapping;
1475                 struct page *page;
1476                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1477                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1478                 unsigned int nr_pages;
1479
1480                 cond_resched();
1481
1482                 page = lru_to_page(page_list);
1483                 list_del(&page->lru);
1484
1485                 if (!trylock_page(page))
1486                         goto keep;
1487
1488                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1489
1490                 nr_pages = compound_nr(page);
1491
1492                 /* Account the number of base pages even though THP */
1493                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1494
1495                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1496                         goto activate_locked;
1497
1498                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1499                         goto keep_locked;
1500
1501                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1502                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1503
1504                 /*
1505                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1506                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1507                  * pages if the tail of the LRU is all dirty unqueued pages.
1508                  */
1509                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1510                 if (dirty || writeback)
1511                         stat->nr_dirty++;
1512
1513                 if (dirty && !writeback)
1514                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1515
1516                 /*
1517                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1518                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1519                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1520                  * end of the LRU a second time.
1521                  */
1522                 mapping = page_mapping(page);
1523                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1524                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1525                     (writeback && PageReclaim(page)))
1526                         stat->nr_congested++;
1527
1528                 /*
1529                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1530                  * are three cases to consider.
1531                  *
1532                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1533                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1534                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1535                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1536                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1537                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1538                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1539                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1540                  *    caller can stall after page list has been processed.
1541                  *
1542                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1543                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1544                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1545                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1546                  *    reclaim and continue scanning.
1547                  *
1548                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1549                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1550                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1551                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1552                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1553                  *    would probably show more reasons.
1554                  *
1555                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1556                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1557                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1558                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1559                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1560                  *
1561                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1562                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1563                  * inactive list and refilling from the active list. The
1564                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1565                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1566                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1567                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1568                  * takes to write them to disk.
1569                  */
1570                 if (PageWriteback(page)) {
1571                         /* Case 1 above */
1572                         if (current_is_kswapd() &&
1573                             PageReclaim(page) &&
1574                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1575                                 stat->nr_immediate++;
1576                                 goto activate_locked;
1577
1578                         /* Case 2 above */
1579                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1580                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1581                                 /*
1582                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1583                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1584                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1585                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1586                                  * enough to care.  What we do want is for this
1587                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1588                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1589                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1590                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1591                                  */
1592                                 SetPageReclaim(page);
1593                                 stat->nr_writeback++;
1594                                 goto activate_locked;
1595
1596                         /* Case 3 above */
1597                         } else {
1598                                 unlock_page(page);
1599                                 wait_on_page_writeback(page);
1600                                 /* then go back and try same page again */
1601                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1602                                 continue;
1603                         }
1604                 }
1605
1606                 if (!ignore_references)
1607                         references = page_check_references(page, sc);
1608
1609                 switch (references) {
1610                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1611                         goto activate_locked;
1612                 case PAGEREF_KEEP:
1613                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1614                         goto keep_locked;
1615                 case PAGEREF_RECLAIM:
1616                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1617                         ; /* try to reclaim the page below */
1618                 }
1619
1620                 /*
1621                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1622                  * its contents to another node.
1623                  */
1624                 if (do_demote_pass &&
1625                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1626                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1627                         unlock_page(page);
1628                         continue;
1629                 }
1630
1631                 /*
1632                  * Anonymous process memory has backing store?
1633                  * Try to allocate it some swap space here.
1634                  * Lazyfree page could be freed directly
1635                  */
1636                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1637                         if (!PageSwapCache(page)) {
1638                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1639                                         goto keep_locked;
1640                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1641                                         goto keep_locked;
1642                                 if (PageTransHuge(page)) {
1643                                         /* cannot split THP, skip it */
1644                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1645                                                 goto activate_locked;
1646                                         /*
1647                                          * Split pages without a PMD map right
1648                                          * away. Chances are some or all of the
1649                                          * tail pages can be freed without IO.
1650                                          */
1651                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1652                                             split_huge_page_to_list(page,
1653                                                                     page_list))
1654                                                 goto activate_locked;
1655                                 }
1656                                 if (!add_to_swap(page)) {
1657                                         if (!PageTransHuge(page))
1658                                                 goto activate_locked_split;
1659                                         /* Fallback to swap normal pages */
1660                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1661                                                                     page_list))
1662                                                 goto activate_locked;
1663 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1664                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1665 #endif
1666                                         if (!add_to_swap(page))
1667                                                 goto activate_locked_split;
1668                                 }
1669
1670                                 may_enter_fs = true;
1671
1672                                 /* Adding to swap updated mapping */
1673                                 mapping = page_mapping(page);
1674                         }
1675                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1676                         /* Split file THP */
1677                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1678                                 goto keep_locked;
1679                 }
1680
1681                 /*
1682                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1683                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1684                  *
1685                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1686                  * reach here.
1687                  */
1688                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1689                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1690                         nr_pages = 1;
1691                 }
1692
1693                 /*
1694                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1695                  * processes. Try to unmap it here.
1696                  */
1697                 if (page_mapped(page)) {
1698                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1699                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1700
1701                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1702                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1703
1704                         try_to_unmap(page, flags);
1705                         if (page_mapped(page)) {
1706                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1707                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1708                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1709                                 goto activate_locked;
1710                         }
1711                 }
1712
1713                 if (PageDirty(page)) {
1714                         /*
1715                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1716                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1717                          * injecting inefficient single-page IO into
1718                          * flusher writeback as much as possible: only
1719                          * write pages when we've encountered many
1720                          * dirty pages, and when we've already scanned
1721                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1722                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1723                          */
1724                         if (page_is_file_lru(page) &&
1725                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1726                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1727                                 /*
1728                                  * Immediately reclaim when written back.
1729                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1730                                  * except we already have the page isolated
1731                                  * and know it's dirty
1732                                  */
1733                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1734                                 SetPageReclaim(page);
1735
1736                                 goto activate_locked;
1737                         }
1738
1739                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1740                                 goto keep_locked;
1741                         if (!may_enter_fs)
1742                                 goto keep_locked;
1743                         if (!sc->may_writepage)
1744                                 goto keep_locked;
1745
1746                         /*
1747                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1748                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1749                          * starts and then write it out here.
1750                          */
1751                         try_to_unmap_flush_dirty();
1752                         switch (pageout(page, mapping)) {
1753                         case PAGE_KEEP:
1754                                 goto keep_locked;
1755                         case PAGE_ACTIVATE:
1756                                 goto activate_locked;
1757                         case PAGE_SUCCESS:
1758                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1759
1760                                 if (PageWriteback(page))
1761                                         goto keep;
1762                                 if (PageDirty(page))
1763                                         goto keep;
1764
1765                                 /*
1766                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1767                                  * ahead and try to reclaim the page.
1768                                  */
1769                                 if (!trylock_page(page))
1770                                         goto keep;
1771                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1772                                         goto keep_locked;
1773                                 mapping = page_mapping(page);
1774                                 fallthrough;
1775                         case PAGE_CLEAN:
1776                                 ; /* try to free the page below */
1777                         }
1778                 }
1779
1780                 /*
1781                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1782                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1783                  * the page as well.
1784                  *
1785                  * We do this even if the page is PageDirty().
1786                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1787                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1788                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1789                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1790                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1791                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1792                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1793                  *
1794                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1795                  * the pages which were not successfully invalidated in
1796                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1797                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1798                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1799                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1800                  */
1801                 if (page_has_private(page)) {
1802                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1803                                 goto activate_locked;
1804                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1805                                 unlock_page(page);
1806                                 if (put_page_testzero(page))
1807                                         goto free_it;
1808                                 else {
1809                                         /*
1810                                          * rare race with speculative reference.
1811                                          * the speculative reference will free
1812                                          * this page shortly, so we may
1813                                          * increment nr_reclaimed here (and
1814                                          * leave it off the LRU).
1815                                          */
1816                                         nr_reclaimed++;
1817                                         continue;
1818                                 }
1819                         }
1820                 }
1821
1822                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1823                         /* follow __remove_mapping for reference */
1824                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1825                                 goto keep_locked;
1826                         /*
1827                          * The page has only one reference left, which is
1828                          * from the isolation. After the caller puts the
1829                          * page back on lru and drops the reference, the
1830                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1831                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1832                          * PageDirty here.
1833                          */
1834                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1835                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1836                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1837                                                          sc->target_mem_cgroup))
1838                         goto keep_locked;
1839
1840                 unlock_page(page);
1841 free_it:
1842                 /*
1843                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1844                  * all base pages.
1845                  */
1846                 nr_reclaimed += nr_pages;
1847
1848                 /*
1849                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1850                  * appear not as the counts should be low
1851                  */
1852                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1853                         destroy_compound_page(page);
1854                 else
1855                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1856                 continue;
1857
1858 activate_locked_split:
1859                 /*
1860                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1861                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1862                  */
1863                 if (nr_pages > 1) {
1864                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1865                         nr_pages = 1;
1866                 }
1867 activate_locked:
1868                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1869                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1870                                                 PageMlocked(page)))
1871                         try_to_free_swap(page);
1872                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1873                 if (!PageMlocked(page)) {
1874                         int type = page_is_file_lru(page);
1875                         SetPageActive(page);
1876                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1877                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1878                 }
1879 keep_locked:
1880                 unlock_page(page);
1881 keep:
1882                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1883                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1884         }
1885         /* 'page_list' is always empty here */
1886
1887         /* Migrate pages selected for demotion */
1888         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1889         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1890         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1891                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1892                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1893                 do_demote_pass = false;
1894                 goto retry;
1895         }
1896
1897         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1898
1899         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1900         try_to_unmap_flush();
1901         free_unref_page_list(&free_pages);
1902
1903         list_splice(&ret_pages, page_list);
1904         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1905
1906         return nr_reclaimed;
1907 }
1908
1909 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1910                                             struct list_head *page_list)
1911 {
1912         struct scan_control sc = {
1913                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1914                 .may_unmap = 1,
1915         };
1916         struct reclaim_stat stat;
1917         unsigned int nr_reclaimed;
1918         struct page *page, *next;
1919         LIST_HEAD(clean_pages);
1920         unsigned int noreclaim_flag;
1921
1922         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1923                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1924                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1925                     !PageUnevictable(page)) {
1926                         ClearPageActive(page);
1927                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1928                 }
1929         }
1930
1931         /*
1932          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1933          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1934          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1935          * change in the future.
1936          */
1937         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1938         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1939                                         &stat, true);
1940         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1941
1942         list_splice(&clean_pages, page_list);
1943         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1944                             -(long)nr_reclaimed);
1945         /*
1946          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1947          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1948          * discard so isolated count will be mismatched.
1949          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1950          */
1951         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1952                             stat.nr_lazyfree_fail);
1953         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1954                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1955         return nr_reclaimed;
1956 }
1957
1958 /*
1959  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1960  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1961  * freed elsewhere are also ignored.
1962  *
1963  * page:        page to consider
1964  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1965  *
1966  * returns true on success, false on failure.
1967  */
1968 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1969 {
1970         /* Only take pages on the LRU. */
1971         if (!PageLRU(page))
1972                 return false;
1973
1974         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1975         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1976                 return false;
1977
1978         /*
1979          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1980          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1981          * blocking - clean pages for the most part.
1982          *
1983          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1984          * that it is possible to migrate without blocking
1985          */
1986         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1987                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1988                 if (PageWriteback(page))
1989                         return false;
1990
1991                 if (PageDirty(page)) {
1992                         struct address_space *mapping;
1993                         bool migrate_dirty;
1994
1995                         /*
1996                          * Only pages without mappings or that have a
1997                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1998                          * without blocking. However, we can be racing with
1999                          * truncation so it's necessary to lock the page
2000                          * to stabilise the mapping as truncation holds
2001                          * the page lock until after the page is removed
2002                          * from the page cache.
2003                          */
2004                         if (!trylock_page(page))
2005                                 return false;
2006
2007                         mapping = page_mapping(page);
2008                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
2009                         unlock_page(page);
2010                         if (!migrate_dirty)
2011                                 return false;
2012                 }
2013         }
2014
2015         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
2016                 return false;
2017
2018         return true;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2023  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2024  */
2025 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2026                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2027 {
2028         int zid;
2029
2030         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2031                 if (!nr_zone_taken[zid])
2032                         continue;
2033
2034                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2035         }
2036
2037 }
2038
2039 /*
2040  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2041  *
2042  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2043  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2044  * and working on them outside the LRU lock.
2045  *
2046  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2047  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2048  *
2049  * Lru_lock must be held before calling this function.
2050  *
2051  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2052  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2053  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2054  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2055  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2056  * @lru:        LRU list id for isolating
2057  *
2058  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2059  */
2060 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
2061                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2062                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2063                 enum lru_list lru)
2064 {
2065         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2066         unsigned long nr_taken = 0;
2067         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2068         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2069         unsigned long skipped = 0;
2070         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2071         LIST_HEAD(pages_skipped);
2072         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
2073
2074         total_scan = 0;
2075         scan = 0;
2076         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2077                 struct page *page;
2078
2079                 page = lru_to_page(src);
2080                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
2081
2082                 nr_pages = compound_nr(page);
2083                 total_scan += nr_pages;
2084
2085                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
2086                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
2087                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2088                         continue;
2089                 }
2090
2091                 /*
2092                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2093                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2094                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2095                  * pages, triggering a premature OOM.
2096                  *
2097                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
2098                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
2099                  * only when the page is being freed somewhere else.
2100                  */
2101                 scan += nr_pages;
2102                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
2103                         /* It is being freed elsewhere */
2104                         list_move(&page->lru, src);
2105                         continue;
2106                 }
2107                 /*
2108                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2109                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2110                  * page release code relies on it.
2111                  */
2112                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
2113                         list_move(&page->lru, src);
2114                         continue;
2115                 }
2116
2117                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2118                         /* Another thread is already isolating this page */
2119                         put_page(page);
2120                         list_move(&page->lru, src);
2121                         continue;
2122                 }
2123
2124                 nr_taken += nr_pages;
2125                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2126                 list_move(&page->lru, dst);
2127         }
2128
2129         /*
2130          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2131          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2132          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2133          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2134          * system at risk of premature OOM.
2135          */
2136         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2137                 int zid;
2138
2139                 list_splice(&pages_skipped, src);
2140                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2141                         if (!nr_skipped[zid])
2142                                 continue;
2143
2144                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2145                         skipped += nr_skipped[zid];
2146                 }
2147         }
2148         *nr_scanned = total_scan;
2149         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2150                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
2151         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2152         return nr_taken;
2153 }
2154
2155 /**
2156  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2157  * @page: page to isolate from its LRU list
2158  *
2159  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2160  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2161  *
2162  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2163  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2164  *
2165  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2166  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2167  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2168  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2169  *
2170  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2171  * found will be decremented.
2172  *
2173  * Restrictions:
2174  *
2175  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2176  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2177  *     without a stable reference).
2178  * (2) the lru_lock must not be held.
2179  * (3) interrupts must be enabled.
2180  */
2181 int isolate_lru_page(struct page *page)
2182 {
2183         int ret = -EBUSY;
2184
2185         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2186         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2187
2188         if (TestClearPageLRU(page)) {
2189                 struct lruvec *lruvec;
2190
2191                 get_page(page);
2192                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
2193                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2194                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2195                 ret = 0;
2196         }
2197
2198         return ret;
2199 }
2200
2201 /*
2202  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2203  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2204  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2205  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2206  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2207  */
2208 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2209                 struct scan_control *sc)
2210 {
2211         unsigned long inactive, isolated;
2212         bool too_many;
2213
2214         if (current_is_kswapd())
2215                 return 0;
2216
2217         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2218                 return 0;
2219
2220         if (file) {
2221                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2222                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2223         } else {
2224                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2225                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2226         }
2227
2228         /*
2229          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2230          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2231          * deadlock.
2232          */
2233         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2234                 inactive >>= 3;
2235
2236         too_many = isolated > inactive;
2237
2238         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2239         if (!too_many)
2240                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2241
2242         return too_many;
2243 }
2244
2245 /*
2246  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2247  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2248  *
2249  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2250  */
2251 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2252                                       struct list_head *list)
2253 {
2254         int nr_pages, nr_moved = 0;
2255         LIST_HEAD(pages_to_free);
2256         struct page *page;
2257
2258         while (!list_empty(list)) {
2259                 page = lru_to_page(list);
2260                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2261                 list_del(&page->lru);
2262                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2263                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2264                         putback_lru_page(page);
2265                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2266                         continue;
2267                 }
2268
2269                 /*
2270                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2271                  * Otherwise:
2272                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2273                  *   if !put_page_testzero
2274                  *                                    if (put_page_testzero())
2275                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2276                  *     SetPageLRU()
2277                  *     list_add(&page->lru,)
2278                  *                                        list_add(&page->lru,)
2279                  */
2280                 SetPageLRU(page);
2281
2282                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2283                         __clear_page_lru_flags(page);
2284
2285                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2286                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2287                                 destroy_compound_page(page);
2288                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2289                         } else
2290                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2291
2292                         continue;
2293                 }
2294
2295                 /*
2296                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2297                  * inhibits memcg migration).
2298                  */
2299                 VM_BUG_ON_PAGE(!page_matches_lruvec(page, lruvec), page);
2300                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2301                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2302                 nr_moved += nr_pages;
2303                 if (PageActive(page))
2304                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2305         }
2306
2307         /*
2308          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2309          */
2310         list_splice(&pages_to_free, list);
2311
2312         return nr_moved;
2313 }
2314
2315 /*
2316  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2317  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2318  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2319  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2320  */
2321 static int current_may_throttle(void)
2322 {
2323         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2324                 current->backing_dev_info == NULL ||
2325                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2326 }
2327
2328 /*
2329  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2330  * of reclaimed pages
2331  */
2332 static unsigned long
2333 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2334                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2335 {
2336         LIST_HEAD(page_list);
2337         unsigned long nr_scanned;
2338         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2339         unsigned long nr_taken;
2340         struct reclaim_stat stat;
2341         bool file = is_file_lru(lru);
2342         enum vm_event_item item;
2343         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2344         bool stalled = false;
2345
2346         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2347                 if (stalled)
2348                         return 0;
2349
2350                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2351                 stalled = true;
2352                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2353
2354                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2355                 if (fatal_signal_pending(current))
2356                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2357         }
2358
2359         lru_add_drain();
2360
2361         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2362
2363         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2364                                      &nr_scanned, sc, lru);
2365
2366         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2367         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2368         if (!cgroup_reclaim(sc))
2369                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2370         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2371         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2372
2373         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2374
2375         if (nr_taken == 0)
2376                 return 0;
2377
2378         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2379
2380         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2381         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2382
2383         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2384         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2385         if (!cgroup_reclaim(sc))
2386                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2387         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2388         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2389         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2390
2391         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2392         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2393         free_unref_page_list(&page_list);
2394
2395         /*
2396          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2397          * implies that flushers are not doing their job. This can
2398          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2399          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2400          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2401          * dirty pages grows not through writes but through memory
2402          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2403          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2404          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2405          */
2406         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2407                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2408
2409         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2410         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2411         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2412         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2413         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2414         sc->nr.taken += nr_taken;
2415         if (file)
2416                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2417
2418         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2419                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2420         return nr_reclaimed;
2421 }
2422
2423 /*
2424  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2425  *
2426  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2427  * processes.
2428  *
2429  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2430  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2431  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2432  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2433  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2434  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2435  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2436  *
2437  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2438  * But we had to alter page->flags anyway.
2439  */
2440 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2441                                struct lruvec *lruvec,
2442                                struct scan_control *sc,
2443                                enum lru_list lru)
2444 {
2445         unsigned long nr_taken;
2446         unsigned long nr_scanned;
2447         unsigned long vm_flags;
2448         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2449         LIST_HEAD(l_active);
2450         LIST_HEAD(l_inactive);
2451         struct page *page;
2452         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2453         unsigned nr_rotated = 0;
2454         int file = is_file_lru(lru);
2455         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2456
2457         lru_add_drain();
2458
2459         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2460
2461         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2462                                      &nr_scanned, sc, lru);
2463
2464         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2465
2466         if (!cgroup_reclaim(sc))
2467                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2468         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2469
2470         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2471
2472         while (!list_empty(&l_hold)) {
2473                 cond_resched();
2474                 page = lru_to_page(&l_hold);
2475                 list_del(&page->lru);
2476
2477                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2478                         putback_lru_page(page);
2479                         continue;
2480                 }
2481
2482                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2483                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2484                                 if (page_has_private(page))
2485                                         try_to_release_page(page, 0);
2486                                 unlock_page(page);
2487                         }
2488                 }
2489
2490                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2491                                     &vm_flags)) {
2492                         /*
2493                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2494                          * give them one more trip around the active list. So
2495                          * that executable code get better chances to stay in
2496                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2497                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2498                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2499                          * so we ignore them here.
2500                          */
2501                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2502                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2503                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2504                                 continue;
2505                         }
2506                 }
2507
2508                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2509                 SetPageWorkingset(page);
2510                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2511         }
2512
2513         /*
2514          * Move pages back to the lru list.
2515          */
2516         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2517
2518         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2519         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2520         /* Keep all free pages in l_active list */
2521         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2522
2523         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2524         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2525
2526         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2527         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2528
2529         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2530         free_unref_page_list(&l_active);
2531         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2532                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2533 }
2534
2535 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2536 {
2537         int nid = NUMA_NO_NODE;
2538         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2539         LIST_HEAD(node_page_list);
2540         struct reclaim_stat dummy_stat;
2541         struct page *page;
2542         unsigned int noreclaim_flag;
2543         struct scan_control sc = {
2544                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2545                 .may_writepage = 1,
2546                 .may_unmap = 1,
2547                 .may_swap = 1,
2548                 .no_demotion = 1,
2549         };
2550
2551         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2552
2553         while (!list_empty(page_list)) {
2554                 page = lru_to_page(page_list);
2555                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2556                         nid = page_to_nid(page);
2557                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2558                 }
2559
2560                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2561                         ClearPageActive(page);
2562                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2563                         continue;
2564                 }
2565
2566                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2567                                                 NODE_DATA(nid),
2568                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2569                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2570                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2571                         list_del(&page->lru);
2572                         putback_lru_page(page);
2573                 }
2574
2575                 nid = NUMA_NO_NODE;
2576         }
2577
2578         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2579                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2580                                                 NODE_DATA(nid),
2581                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2582                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2583                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2584                         list_del(&page->lru);
2585                         putback_lru_page(page);
2586                 }
2587         }
2588
2589         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2590
2591         return nr_reclaimed;
2592 }
2593
2594 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2595                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2596 {
2597         if (is_active_lru(lru)) {
2598                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2599                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2600                 else
2601                         sc->skipped_deactivate = 1;
2602                 return 0;
2603         }
2604
2605         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2606 }
2607
2608 /*
2609  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2610  * to do too much work.
2611  *
2612  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2613  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2614  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2615  *
2616  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2617  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2618  *
2619  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2620  *
2621  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2622  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2623  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2624  *
2625  * total     target    max
2626  * memory    ratio     inactive
2627  * -------------------------------------
2628  *   10MB       1         5MB
2629  *  100MB       1        50MB
2630  *    1GB       3       250MB
2631  *   10GB      10       0.9GB
2632  *  100GB      31         3GB
2633  *    1TB     101        10GB
2634  *   10TB     320        32GB
2635  */
2636 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2637 {
2638         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2639         unsigned long inactive, active;
2640         unsigned long inactive_ratio;
2641         unsigned long gb;
2642
2643         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2644         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2645
2646         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2647         if (gb)
2648                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2649         else
2650                 inactive_ratio = 1;
2651
2652         return inactive * inactive_ratio < active;
2653 }
2654
2655 enum scan_balance {
2656         SCAN_EQUAL,
2657         SCAN_FRACT,
2658         SCAN_ANON,
2659         SCAN_FILE,
2660 };
2661
2662 /*
2663  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2664  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2665  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2666  * onto the active list instead of evict.
2667  *
2668  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2669  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2670  */
2671 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2672                            unsigned long *nr)
2673 {
2674         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2675         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2676         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2677         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2678         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2679         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2680         enum scan_balance scan_balance;
2681         unsigned long ap, fp;
2682         enum lru_list lru;
2683
2684         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2685         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2686                 scan_balance = SCAN_FILE;
2687                 goto out;
2688         }
2689
2690         /*
2691          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2692          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2693          * disable swapping for individual groups completely when
2694          * using the memory controller's swap limit feature would be
2695          * too expensive.
2696          */
2697         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2698                 scan_balance = SCAN_FILE;
2699                 goto out;
2700         }
2701
2702         /*
2703          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2704          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2705          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2706          */
2707         if (!sc->priority && swappiness) {
2708                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2709                 goto out;
2710         }
2711
2712         /*
2713          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2714          */
2715         if (sc->file_is_tiny) {
2716                 scan_balance = SCAN_ANON;
2717                 goto out;
2718         }
2719
2720         /*
2721          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2722          * anything from the anonymous working right now.
2723          */
2724         if (sc->cache_trim_mode) {
2725                 scan_balance = SCAN_FILE;
2726                 goto out;
2727         }
2728
2729         scan_balance = SCAN_FRACT;
2730         /*
2731          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2732          *
2733          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2734          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2735          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2736          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2737          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2738          *
2739          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2740          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2741          * applied, before swappiness.
2742          *
2743          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2744          */
2745         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2746         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2747         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2748         total_cost = anon_cost + file_cost;
2749
2750         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2751         ap /= anon_cost + 1;
2752
2753         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2754         fp /= file_cost + 1;
2755
2756         fraction[0] = ap;
2757         fraction[1] = fp;
2758         denominator = ap + fp;
2759 out:
2760         for_each_evictable_lru(lru) {
2761                 int file = is_file_lru(lru);
2762                 unsigned long lruvec_size;
2763                 unsigned long low, min;
2764                 unsigned long scan;
2765
2766                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2767                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2768                                       &min, &low);
2769
2770                 if (min || low) {
2771                         /*
2772                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2773                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2774                          * setting.
2775                          *
2776                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2777                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2778                          * approach the memory protection threshold, to totally
2779                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2780                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2781                          * also means we simply get no protection at all if we
2782                          * set it too low, which is not ideal.
2783                          *
2784                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2785                          * pressure by how much of the total memory used is
2786                          * within protection thresholds.
2787                          *
2788                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2789                          * we skip over all groups that are within their low
2790                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2791                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2792                          * the best-effort low protection. However, we still
2793                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2794                          * that case instead of simply punishing them all
2795                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2796                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2797                          * again by how much of the total memory used is under
2798                          * hard protection.
2799                          */
2800                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2801                         unsigned long protection;
2802
2803                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2804                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2805                                 protection = low;
2806                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2807                         } else {
2808                                 protection = min;
2809                         }
2810
2811                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2812                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2813
2814                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2815                                 (cgroup_size + 1);
2816
2817                         /*
2818                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2819                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2820                          * sc->priority further than desirable.
2821                          */
2822                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2823                 } else {
2824                         scan = lruvec_size;
2825                 }
2826
2827                 scan >>= sc->priority;
2828
2829                 /*
2830                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2831                  * scrape out the remaining cache.
2832                  */
2833                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2834                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2835
2836                 switch (scan_balance) {
2837                 case SCAN_EQUAL:
2838                         /* Scan lists relative to size */
2839                         break;
2840                 case SCAN_FRACT:
2841                         /*
2842                          * Scan types proportional to swappiness and
2843                          * their relative recent reclaim efficiency.
2844                          * Make sure we don't miss the last page on
2845                          * the offlined memory cgroups because of a
2846                          * round-off error.
2847                          */
2848                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2849                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2850                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2851                                                   denominator);
2852                         break;
2853                 case SCAN_FILE:
2854                 case SCAN_ANON:
2855                         /* Scan one type exclusively */
2856                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2857                                 scan = 0;
2858                         break;
2859                 default:
2860                         /* Look ma, no brain */
2861                         BUG();
2862                 }
2863
2864                 nr[lru] = scan;
2865         }
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2870  * ultimately no way to reclaim the memory.
2871  */
2872 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2873                                struct scan_control *sc)
2874 {
2875         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2876         if (total_swap_pages > 0)
2877                 return true;
2878
2879         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2880         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2881 }
2882
2883 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2884 {
2885         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2886         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2887         unsigned long nr_to_scan;
2888         enum lru_list lru;
2889         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2890         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2891         struct blk_plug plug;
2892         bool scan_adjusted;
2893
2894         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2895
2896         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2897         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2898
2899         /*
2900          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2901          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2902          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2903          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2904          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2905          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2906          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2907          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2908          * dropped to zero at the first pass.
2909          */
2910         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2911                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2912
2913         blk_start_plug(&plug);
2914         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2915                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2916                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2917                 unsigned long nr_scanned;
2918
2919                 for_each_evictable_lru(lru) {
2920                         if (nr[lru]) {
2921                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2922                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2923
2924                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2925                                                             lruvec, sc);
2926                         }
2927                 }
2928
2929                 cond_resched();
2930
2931                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2932                         continue;
2933
2934                 /*
2935                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2936                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2937                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2938                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2939                  * proportional to the original scan target.
2940                  */
2941                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2942                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2943
2944                 /*
2945                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2946                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2947                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2948                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2949                  */
2950                 if (!nr_file || !nr_anon)
2951                         break;
2952
2953                 if (nr_file > nr_anon) {
2954                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2955                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2956                         lru = LRU_BASE;
2957                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2958                 } else {
2959                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2960                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2961                         lru = LRU_FILE;
2962                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2963                 }
2964
2965                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2966                 nr[lru] = 0;
2967                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2968
2969                 /*
2970                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2971                  * scan target and the percentage scanning already complete
2972                  */
2973                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2974                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2975                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2976                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2977
2978                 lru += LRU_ACTIVE;
2979                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2980                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2981                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2982
2983                 scan_adjusted = true;
2984         }
2985         blk_finish_plug(&plug);
2986         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2987
2988         /*
2989          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2990          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2991          */
2992         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2993             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2994                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2995                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2996 }
2997
2998 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2999 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
3000 {
3001         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
3002                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
3003                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
3004                 return true;
3005
3006         return false;
3007 }
3008
3009 /*
3010  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
3011  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
3012  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
3013  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
3014  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
3015  */
3016 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
3017                                         unsigned long nr_reclaimed,
3018                                         struct scan_control *sc)
3019 {
3020         unsigned long pages_for_compaction;
3021         unsigned long inactive_lru_pages;
3022         int z;
3023
3024         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
3025         if (!in_reclaim_compaction(sc))
3026                 return false;
3027
3028         /*
3029          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
3030          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
3031          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
3032          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
3033          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
3034          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
3035          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
3036          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
3037          */
3038         if (!nr_reclaimed)
3039                 return false;
3040
3041         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
3042         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3043                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3044                 if (!managed_zone(zone))
3045                         continue;
3046
3047                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
3048                 case COMPACT_SUCCESS:
3049                 case COMPACT_CONTINUE:
3050                         return false;
3051                 default:
3052                         /* check next zone */
3053                         ;
3054                 }
3055         }
3056
3057         /*
3058          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
3059          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
3060          */
3061         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
3062         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3063         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3064                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3065
3066         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
3067 }
3068
3069 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3070 {
3071         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
3072         struct mem_cgroup *memcg;
3073
3074         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
3075         do {
3076                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3077                 unsigned long reclaimed;
3078                 unsigned long scanned;
3079
3080                 /*
3081                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
3082                  * aren't eligible for reclaim - either because they
3083                  * don't have any reclaimable pages, or because their
3084                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
3085                  */
3086                 cond_resched();
3087
3088                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
3089
3090                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
3091                         /*
3092                          * Hard protection.
3093                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
3094                          */
3095                         continue;
3096                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
3097                         /*
3098                          * Soft protection.
3099                          * Respect the protection only as long as
3100                          * there is an unprotected supply
3101                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3102                          */
3103                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3104                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3105                                 continue;
3106                         }
3107                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3108                 }
3109
3110                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3111                 scanned = sc->nr_scanned;
3112
3113                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3114
3115                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3116                             sc->priority);
3117
3118                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3119                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3120                            sc->nr_scanned - scanned,
3121                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3122
3123         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3124 }
3125
3126 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3127 {
3128         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3129         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3130         struct lruvec *target_lruvec;
3131         bool reclaimable = false;
3132         unsigned long file;
3133
3134         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3135
3136 again:
3137         /*
3138          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3139          * lruvec stats for heuristics.
3140          */
3141         mem_cgroup_flush_stats();
3142
3143         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3144
3145         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3146         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3147
3148         /*
3149          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3150          */
3151         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3152         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3153         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3154         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3155
3156         /*
3157          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3158          * and file LRU lists.
3159          */
3160         if (!sc->force_deactivate) {
3161                 unsigned long refaults;
3162
3163                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3164                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3165                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3166                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3167                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3168                 else
3169                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3170
3171                 /*
3172                  * When refaults are being observed, it means a new
3173                  * workingset is being established. Deactivate to get
3174                  * rid of any stale active pages quickly.
3175                  */
3176                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3177                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3178                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3179                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3180                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3181                 else
3182                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3183         } else
3184                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3185
3186         /*
3187          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3188          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3189          * anonymous pages.
3190          */
3191         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3192         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3193                 sc->cache_trim_mode = 1;
3194         else
3195                 sc->cache_trim_mode = 0;
3196
3197         /*
3198          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3199          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3200          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3201          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3202          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3203          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3204          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3205          */
3206         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3207                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3208                 unsigned long free, anon;
3209                 int z;
3210
3211                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3212                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3213                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3214
3215                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3216                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3217                         if (!managed_zone(zone))
3218                                 continue;
3219
3220                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3221                 }
3222
3223                 /*
3224                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3225                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3226                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3227                  */
3228                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3229
3230                 sc->file_is_tiny =
3231                         file + free <= total_high_wmark &&
3232                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3233                         anon >> sc->priority;
3234         }
3235
3236         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3237
3238         if (reclaim_state) {
3239                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3240                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3241         }
3242
3243         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3244         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3245                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3246                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3247
3248         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3249                 reclaimable = true;
3250
3251         if (current_is_kswapd()) {
3252                 /*
3253                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3254                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3255                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3256                  * global limits are not being effective at throttling
3257                  * processes due to the page distribution throughout
3258                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3259                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3260                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3261                  * the dirtying process is throttled in the same way
3262                  * balance_dirty_pages() manages.
3263                  *
3264                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3265                  * count the number of pages under pages flagged for
3266                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3267                  * in the nr_immediate check below.
3268                  */
3269                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3270                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3271
3272                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3273                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3274                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3275
3276                 /*
3277                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3278                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3279                  * implies that pages are cycling through the LRU
3280                  * faster than they are written so forcibly stall
3281                  * until some pages complete writeback.
3282                  */
3283                 if (sc->nr.immediate)
3284                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3285         }
3286
3287         /*
3288          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
3289          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
3290          *
3291          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3292          * stalling in reclaim_throttle().
3293          */
3294         if ((current_is_kswapd() ||
3295              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3296             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3297                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3298
3299         /*
3300          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
3301          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
3302          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3303          * the LRU too quickly.
3304          */
3305         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3306             !sc->hibernation_mode &&
3307             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3308                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3309
3310         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3311                                     sc))
3312                 goto again;
3313
3314         /*
3315          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3316          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3317          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3318          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3319          */
3320         if (reclaimable)
3321                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3322 }
3323
3324 /*
3325  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3326  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3327  * should reclaim first.
3328  */
3329 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3330 {
3331         unsigned long watermark;
3332         enum compact_result suitable;
3333
3334         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3335         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3336                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3337                 return true;
3338         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3339                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3340                 return false;
3341
3342         /*
3343          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3344          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3345          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3346          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3347          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3348          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3349          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3350          */
3351         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3352
3353         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3354 }
3355
3356 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3357 {
3358         /*
3359          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
3360          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
3361          */
3362         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
3363                 wait_queue_head_t *wqh;
3364
3365                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
3366                 if (waitqueue_active(wqh))
3367                         wake_up(wqh);
3368
3369                 return;
3370         }
3371
3372         /*
3373          * Do not throttle kswapd on NOPROGRESS as it will throttle on
3374          * VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages under
3375          * writeback and marked for immediate reclaim at the tail of
3376          * the LRU.
3377          */
3378         if (current_is_kswapd())
3379                 return;
3380
3381         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
3382         if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3383                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
3384 }
3385
3386 /*
3387  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3388  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3389  * request.
3390  *
3391  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3392  * scan then give up on it.
3393  */
3394 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3395 {
3396         struct zoneref *z;
3397         struct zone *zone;
3398         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3399         unsigned long nr_soft_scanned;
3400         gfp_t orig_mask;
3401         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3402
3403         /*
3404          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3405          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3406          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3407          */
3408         orig_mask = sc->gfp_mask;
3409         if (buffer_heads_over_limit) {
3410                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3411                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3412         }
3413
3414         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3415                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3416                 /*
3417                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3418                  * to global LRU.
3419                  */
3420                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3421                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3422                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3423                                 continue;
3424
3425                         /*
3426                          * If we already have plenty of memory free for
3427                          * compaction in this zone, don't free any more.
3428                          * Even though compaction is invoked for any
3429                          * non-zero order, only frequent costly order
3430                          * reclamation is disruptive enough to become a
3431                          * noticeable problem, like transparent huge
3432                          * page allocations.
3433                          */
3434                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3435                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3436                             compaction_ready(zone, sc)) {
3437                                 sc->compaction_ready = true;
3438                                 continue;
3439                         }
3440
3441                         /*
3442                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3443                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3444                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3445                          * the user prefers lower zones being preserved.
3446                          */
3447                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3448                                 continue;
3449
3450                         /*
3451                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3452                          * and returns the number of reclaimed pages and
3453                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3454                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3455                          */
3456                         nr_soft_scanned = 0;
3457                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3458                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3459                                                 &nr_soft_scanned);
3460                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3461                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3462                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3463                 }
3464
3465                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3466                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3467                         continue;
3468                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3469                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3470                 consider_reclaim_throttle(zone->zone_pgdat, sc);
3471         }
3472
3473         /*
3474          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3475          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3476          */
3477         sc->gfp_mask = orig_mask;
3478 }
3479
3480 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3481 {
3482         struct lruvec *target_lruvec;
3483         unsigned long refaults;
3484
3485         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3486         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3487         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3488         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3489         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3490 }
3491
3492 /*
3493  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3494  *
3495  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3496  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3497  *
3498  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3499  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3500  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3501  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3502  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3503  * work, and the allocation attempt will fail.
3504  *
3505  * returns:     0, if no pages reclaimed
3506  *              else, the number of pages reclaimed
3507  */
3508 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3509                                           struct scan_control *sc)
3510 {
3511         int initial_priority = sc->priority;
3512         pg_data_t *last_pgdat;
3513         struct zoneref *z;
3514         struct zone *zone;
3515 retry:
3516         delayacct_freepages_start();
3517
3518         if (!cgroup_reclaim(sc))
3519                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3520
3521         do {
3522                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3523                                 sc->priority);
3524                 sc->nr_scanned = 0;
3525                 shrink_zones(zonelist, sc);
3526
3527                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3528                         break;
3529
3530                 if (sc->compaction_ready)
3531                         break;
3532
3533                 /*
3534                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3535                  * writepage even in laptop mode.
3536                  */
3537                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3538                         sc->may_writepage = 1;
3539         } while (--sc->priority >= 0);
3540
3541         last_pgdat = NULL;
3542         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3543                                         sc->nodemask) {
3544                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3545                         continue;
3546                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3547
3548                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3549
3550                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3551                         struct lruvec *lruvec;
3552
3553                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3554                                                    zone->zone_pgdat);
3555                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3556                 }
3557         }
3558
3559         delayacct_freepages_end();
3560
3561         if (sc->nr_reclaimed)
3562                 return sc->nr_reclaimed;
3563
3564         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3565         if (sc->compaction_ready)
3566                 return 1;
3567
3568         /*
3569          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3570          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3571          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3572          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3573          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3574          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3575          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3576          */
3577         if (sc->skipped_deactivate) {
3578                 sc->priority = initial_priority;
3579                 sc->force_deactivate = 1;
3580                 sc->skipped_deactivate = 0;
3581                 goto retry;
3582         }
3583
3584         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3585         if (sc->memcg_low_skipped) {
3586                 sc->priority = initial_priority;
3587                 sc->force_deactivate = 0;
3588                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3589                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3590                 goto retry;
3591         }
3592
3593         return 0;
3594 }
3595
3596 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3597 {
3598         struct zone *zone;
3599         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3600         unsigned long free_pages = 0;
3601         int i;
3602         bool wmark_ok;
3603
3604         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3605                 return true;
3606
3607         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3608                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3609                 if (!managed_zone(zone))
3610                         continue;
3611
3612                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3613                         continue;
3614
3615                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3616                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3617         }
3618
3619         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3620         if (!pfmemalloc_reserve)
3621                 return true;
3622
3623         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3624
3625         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3626         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3627                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3628                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3629
3630                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3631         }
3632
3633         return wmark_ok;
3634 }
3635
3636 /*
3637  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3638  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3639  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3640  * when the low watermark is reached.
3641  *
3642  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3643  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3644  */
3645 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3646                                         nodemask_t *nodemask)
3647 {
3648         struct zoneref *z;
3649         struct zone *zone;
3650         pg_data_t *pgdat = NULL;
3651
3652         /*
3653          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3654          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3655          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3656          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3657          * processes to block on log_wait_commit().
3658          */
3659         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3660                 goto out;
3661
3662         /*
3663          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3664          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3665          */
3666         if (fatal_signal_pending(current))
3667                 goto out;
3668
3669         /*
3670          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3671          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3672          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3673          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3674          *
3675          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3676          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3677          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3678          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3679          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3680          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3681          * should make reasonable progress.
3682          */
3683         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3684                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3685                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3686                         continue;
3687
3688                 /* Throttle based on the first usable node */
3689                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3690                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3691                         goto out;
3692                 break;
3693         }
3694
3695         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3696         if (!pgdat)
3697                 goto out;
3698
3699         /* Account for the throttling */
3700         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3701
3702         /*
3703          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3704          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3705          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3706          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3707          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3708          * second before continuing.
3709          */
3710         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3711                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3712                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3713         else
3714                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3715                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3716                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3717
3718         if (fatal_signal_pending(current))
3719                 return true;
3720
3721 out:
3722         return false;
3723 }
3724
3725 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3726                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3727 {
3728         unsigned long nr_reclaimed;
3729         struct scan_control sc = {
3730                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3731                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3732                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3733                 .order = order,
3734                 .nodemask = nodemask,
3735                 .priority = DEF_PRIORITY,
3736                 .may_writepage = !laptop_mode,
3737                 .may_unmap = 1,
3738                 .may_swap = 1,
3739         };
3740
3741         /*
3742          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3743          * Confirm they are large enough for max values.
3744          */
3745         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3746         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3747         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3748
3749         /*
3750          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3751          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3752          * point.
3753          */
3754         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3755                 return 1;
3756
3757         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3758         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3759
3760         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3761
3762         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3763         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3764
3765         return nr_reclaimed;
3766 }
3767
3768 #ifdef CONFIG_MEMCG
3769
3770 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3771 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3772                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3773                                                 pg_data_t *pgdat,
3774                                                 unsigned long *nr_scanned)
3775 {
3776         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3777         struct scan_control sc = {
3778                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3779                 .target_mem_cgroup = memcg,
3780                 .may_writepage = !laptop_mode,
3781                 .may_unmap = 1,
3782                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3783                 .may_swap = !noswap,
3784         };
3785
3786         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3787
3788         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3789                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3790
3791         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3792                                                       sc.gfp_mask);
3793
3794         /*
3795          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3796          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3797          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3798          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3799          * the priority and make it zero.
3800          */
3801         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3802
3803         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3804
3805         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3806
3807         return sc.nr_reclaimed;
3808 }
3809
3810 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3811                                            unsigned long nr_pages,
3812                                            gfp_t gfp_mask,
3813                                            bool may_swap)
3814 {
3815         unsigned long nr_reclaimed;
3816         unsigned int noreclaim_flag;
3817         struct scan_control sc = {
3818                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3819                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3820                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3821                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3822                 .target_mem_cgroup = memcg,
3823                 .priority = DEF_PRIORITY,
3824                 .may_writepage = !laptop_mode,
3825                 .may_unmap = 1,
3826                 .may_swap = may_swap,
3827         };
3828         /*
3829          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3830          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3831          * the reclaim does not bail out early.
3832          */
3833         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3834
3835         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3836         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3837         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3838
3839         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3840
3841         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3842         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3843         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3844
3845         return nr_reclaimed;
3846 }
3847 #endif
3848
3849 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3850                                 struct scan_control *sc)
3851 {
3852         struct mem_cgroup *memcg;
3853         struct lruvec *lruvec;
3854
3855         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3856                 return;
3857
3858         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3859         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3860                 return;
3861
3862         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3863         do {
3864                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3865                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3866                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3867                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3868         } while (memcg);
3869 }
3870
3871 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3872 {
3873         int i;
3874         struct zone *zone;
3875
3876         /*
3877          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3878          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3879          * should not be checked at the same time as reclaim would
3880          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3881          * zone is balanced.
3882          */
3883         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3884                 zone = pgdat->node_zones + i;
3885                 if (!managed_zone(zone))
3886                         continue;
3887
3888                 if (zone->watermark_boost)
3889                         return true;
3890         }
3891
3892         return false;
3893 }
3894
3895 /*
3896  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3897  * and highest_zoneidx
3898  */
3899 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3900 {
3901         int i;
3902         unsigned long mark = -1;
3903         struct zone *zone;
3904
3905         /*
3906          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3907          * meet watermarks.
3908          */
3909         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3910                 zone = pgdat->node_zones + i;
3911
3912                 if (!managed_zone(zone))
3913                         continue;
3914
3915                 mark = high_wmark_pages(zone);
3916                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3917                         return true;
3918         }
3919
3920         /*
3921          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3922          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3923          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3924          */
3925         if (mark == -1)
3926                 return true;
3927
3928         return false;
3929 }
3930
3931 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3932 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3933 {
3934         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3935
3936         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3937         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3938         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3939 }
3940
3941 /*
3942  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3943  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3944  *
3945  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3946  */
3947 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3948                                 int highest_zoneidx)
3949 {
3950         /*
3951          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3952          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3953          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3954          * throttled. There is also a potential race if processes get
3955          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3956          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3957          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3958          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3959          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3960          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3961          * that here we are under prepare_to_wait().
3962          */
3963         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3964                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3965
3966         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3967         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3968                 return true;
3969
3970         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3971                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3972                 return true;
3973         }
3974
3975         return false;
3976 }
3977
3978 /*
3979  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3980  * zone that is currently unbalanced.
3981  *
3982  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3983  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3984  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3985  */
3986 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3987                                struct scan_control *sc)
3988 {
3989         struct zone *zone;
3990         int z;
3991
3992         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3993         sc->nr_to_reclaim = 0;
3994         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3995                 zone = pgdat->node_zones + z;
3996                 if (!managed_zone(zone))
3997                         continue;
3998
3999                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
4000         }
4001
4002         /*
4003          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
4004          * now pressure is applied based on node LRU order.
4005          */
4006         shrink_node(pgdat, sc);
4007
4008         /*
4009          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
4010          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
4011          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
4012          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
4013          * can direct reclaim/compact.
4014          */
4015         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
4016                 sc->order = 0;
4017
4018         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
4019 }
4020
4021 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
4022 static inline void
4023 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
4024 {
4025         int i;
4026         struct zone *zone;
4027
4028         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4029                 zone = pgdat->node_zones + i;
4030
4031                 if (!managed_zone(zone))
4032                         continue;
4033
4034                 if (active)
4035                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4036                 else
4037                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4038         }
4039 }
4040
4041 static inline void
4042 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4043 {
4044         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
4045 }
4046
4047 static inline void
4048 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4049 {
4050         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
4051 }
4052
4053 /*
4054  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
4055  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
4056  * balanced.
4057  *
4058  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
4059  *
4060  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
4061  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
4062  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
4063  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
4064  * balanced.
4065  */
4066 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
4067 {
4068         int i;
4069         unsigned long nr_soft_reclaimed;
4070         unsigned long nr_soft_scanned;
4071         unsigned long pflags;
4072         unsigned long nr_boost_reclaim;
4073         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
4074         bool boosted;
4075         struct zone *zone;
4076         struct scan_control sc = {
4077                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
4078                 .order = order,
4079                 .may_unmap = 1,
4080         };
4081
4082         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4083         psi_memstall_enter(&pflags);
4084         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4085
4086         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
4087
4088         /*
4089          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
4090          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
4091          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
4092          */
4093         nr_boost_reclaim = 0;
4094         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4095                 zone = pgdat->node_zones + i;
4096                 if (!managed_zone(zone))
4097                         continue;
4098
4099                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
4100                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
4101         }
4102         boosted = nr_boost_reclaim;
4103
4104 restart:
4105         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4106         sc.priority = DEF_PRIORITY;
4107         do {
4108                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
4109                 bool raise_priority = true;
4110                 bool balanced;
4111                 bool ret;
4112
4113                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
4114
4115                 /*
4116                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
4117                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
4118                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
4119                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
4120                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
4121                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
4122                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
4123                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
4124                  */
4125                 if (buffer_heads_over_limit) {
4126                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4127                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4128                                 if (!managed_zone(zone))
4129                                         continue;
4130
4131                                 sc.reclaim_idx = i;
4132                                 break;
4133                         }
4134                 }
4135
4136                 /*
4137                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4138                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4139                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4140                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4141                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4142                  */
4143                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4144                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4145                         nr_boost_reclaim = 0;
4146                         goto restart;
4147                 }
4148
4149                 /*
4150                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4151                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4152                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4153                  */
4154                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4155                         goto out;
4156
4157                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4158                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4159                         raise_priority = false;
4160
4161                 /*
4162                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4163                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4164                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4165                  * reclaim will be aborted.
4166                  */
4167                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4168                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4169
4170                 /*
4171                  * Do some background aging of the anon list, to give
4172                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4173                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4174                  * about consistent aging.
4175                  */
4176                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4177
4178                 /*
4179                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4180                  * even in laptop mode.
4181                  */
4182                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4183                         sc.may_writepage = 1;
4184
4185                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4186                 sc.nr_scanned = 0;
4187                 nr_soft_scanned = 0;
4188                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4189                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4190                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4191
4192                 /*
4193                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4194                  * enough pages are already being scanned that that high
4195                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4196                  */
4197                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4198                         raise_priority = false;
4199
4200                 /*
4201                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4202                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4203                  * able to safely make forward progress. Wake them
4204                  */
4205                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4206                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4207                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4208
4209                 /* Check if kswapd should be suspending */
4210                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4211                 ret = try_to_freeze();
4212                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4213                 if (ret || kthread_should_stop())
4214                         break;
4215
4216                 /*
4217                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4218                  * progress in reclaiming pages
4219                  */
4220                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4221                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4222
4223                 /*
4224                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4225                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4226                  * extreme circumstances.
4227                  */
4228                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4229                         break;
4230
4231                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4232                         sc.priority--;
4233         } while (sc.priority >= 1);
4234
4235         if (!sc.nr_reclaimed)
4236                 pgdat->kswapd_failures++;
4237
4238 out:
4239         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4240
4241         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4242         if (boosted) {
4243                 unsigned long flags;
4244
4245                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4246                         if (!zone_boosts[i])
4247                                 continue;
4248
4249                         /* Increments are under the zone lock */
4250                         zone = pgdat->node_zones + i;
4251                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4252                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4253                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4254                 }
4255
4256                 /*
4257                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4258                  * pageblocks.
4259                  */
4260                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4261         }
4262
4263         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4264         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4265         psi_memstall_leave(&pflags);
4266         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4267
4268         /*
4269          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4270          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4271          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4272          * remain at the higher level.
4273          */
4274         return sc.order;
4275 }
4276
4277 /*
4278  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4279  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4280  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4281  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4282  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4283  */
4284 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4285                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4286 {
4287         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4288
4289         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4290 }
4291
4292 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4293                                 unsigned int highest_zoneidx)
4294 {
4295         long remaining = 0;
4296         DEFINE_WAIT(wait);
4297
4298         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4299                 return;
4300
4301         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4302
4303         /*
4304          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4305          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4306          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4307          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4308          * succeed.
4309          */
4310         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4311                 /*
4312                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4313                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4314                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4315                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4316                  */
4317                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4318
4319                 /*
4320                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4321                  * allocation of the requested order possible.
4322                  */
4323                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4324
4325                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4326
4327                 /*
4328                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4329                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4330                  * the previous request that slept prematurely.
4331                  */
4332                 if (remaining) {
4333                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4334                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4335                                                         highest_zoneidx));
4336
4337                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4338                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4339                 }
4340
4341                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4342                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4343         }
4344
4345         /*
4346          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4347          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4348          */
4349         if (!remaining &&
4350             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4351                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4352
4353                 /*
4354                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4355                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4356                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4357                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4358                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4359                  * them before going back to sleep.
4360                  */
4361                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4362
4363                 if (!kthread_should_stop())
4364                         schedule();
4365
4366                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4367         } else {
4368                 if (remaining)
4369                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4370                 else
4371                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4372         }
4373         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4374 }
4375
4376 /*
4377  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4378  * from the init process.
4379  *
4380  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4381  * free memory available even if there is no other activity
4382  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4383  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4384  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4385  *
4386  * If there are applications that are active memory-allocators
4387  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4388  */
4389 static int kswapd(void *p)
4390 {
4391         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4392         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4393         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4394         struct task_struct *tsk = current;
4395         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4396
4397         if (!cpumask_empty(cpumask))
4398                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4399
4400         /*
4401          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4402          * and that if we need more memory we should get access to it
4403          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4404          * never get caught in the normal page freeing logic.
4405          *
4406          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4407          * you need a small amount of memory in order to be able to
4408          * page out something else, and this flag essentially protects
4409          * us from recursively trying to free more memory as we're
4410          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4411          */
4412         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4413         set_freezable();
4414
4415         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4416         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4417         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
4418         for ( ; ; ) {
4419                 bool ret;
4420
4421                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4422                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4423                                                         highest_zoneidx);
4424
4425 kswapd_try_sleep:
4426                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4427                                         highest_zoneidx);
4428
4429                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4430                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4431                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4432                                                         highest_zoneidx);
4433                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4434                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4435
4436                 ret = try_to_freeze();
4437                 if (kthread_should_stop())
4438                         break;
4439
4440                 /*
4441                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4442                  * after returning from the refrigerator
4443                  */
4444                 if (ret)
4445                         continue;
4446
4447                 /*
4448                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4449                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4450                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4451                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4452                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4453                  * request (alloc_order).
4454                  */
4455                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4456                                                 alloc_order);
4457                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4458                                                 highest_zoneidx);
4459                 if (reclaim_order < alloc_order)
4460                         goto kswapd_try_sleep;
4461         }
4462
4463         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4464
4465         return 0;
4466 }
4467
4468 /*
4469  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4470  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4471  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4472  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4473  * needed.
4474  */
4475 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4476                    enum zone_type highest_zoneidx)
4477 {
4478         pg_data_t *pgdat;
4479         enum zone_type curr_idx;
4480
4481         if (!managed_zone(zone))
4482                 return;
4483
4484         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4485                 return;
4486
4487         pgdat = zone->zone_pgdat;
4488         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4489
4490         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4491                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4492
4493         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4494                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4495
4496         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4497                 return;
4498
4499         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4500         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4501             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4502              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4503                 /*
4504                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4505                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4506                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4507                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4508                  * ratelimit its work.
4509                  */
4510                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4511                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4512                 return;
4513         }
4514
4515         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4516                                       gfp_flags);
4517         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4518 }
4519
4520 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4521 /*
4522  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4523  * freed pages.
4524  *
4525  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4526  * LRU order by reclaiming preferentially
4527  * inactive > active > active referenced > active mapped
4528  */
4529 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4530 {
4531         struct scan_control sc = {
4532                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4533                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4534                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4535                 .priority = DEF_PRIORITY,
4536                 .may_writepage = 1,
4537                 .may_unmap = 1,
4538                 .may_swap = 1,
4539                 .hibernation_mode = 1,
4540         };
4541         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4542         unsigned long nr_reclaimed;
4543         unsigned int noreclaim_flag;
4544
4545         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4546         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4547         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4548
4549         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4550
4551         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4552         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4553         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4554
4555         return nr_reclaimed;
4556 }
4557 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4558
4559 /*
4560  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4561  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4562  */
4563 void kswapd_run(int nid)
4564 {
4565         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4566
4567         if (pgdat->kswapd)
4568                 return;
4569
4570         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4571         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4572                 /* failure at boot is fatal */
4573                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4574                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4575                 pgdat->kswapd = NULL;
4576         }
4577 }
4578
4579 /*
4580  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4581  * hold mem_hotplug_begin/end().
4582  */
4583 void kswapd_stop(int nid)
4584 {
4585         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4586
4587         if (kswapd) {
4588                 kthread_stop(kswapd);
4589                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4590         }
4591 }
4592
4593 static int __init kswapd_init(void)
4594 {
4595         int nid;
4596
4597         swap_setup();
4598         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4599                 kswapd_run(nid);
4600         return 0;
4601 }
4602
4603 module_init(kswapd_init)
4604
4605 #ifdef CONFIG_NUMA
4606 /*
4607  * Node reclaim mode
4608  *
4609  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4610  * the watermarks.
4611  */
4612 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4613
4614 /*
4615  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4616  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4617  * a zone.
4618  */
4619 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4620
4621 /*
4622  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4623  * occur.
4624  */
4625 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4626
4627 /*
4628  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4629  * slab reclaim needs to occur.
4630  */
4631 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4632
4633 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4634 {
4635         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4636         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4637                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4638
4639         /*
4640          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4641          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4642          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4643          */
4644         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4645 }
4646
4647 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4648 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4649 {
4650         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4651         unsigned long delta = 0;
4652
4653         /*
4654          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4655          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4656          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4657          * a better estimate
4658          */
4659         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4660                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4661         else
4662                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4663
4664         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4665         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4666                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4667
4668         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4669         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4670                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4671
4672         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4673 }
4674
4675 /*
4676  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4677  */
4678 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4679 {
4680         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4681         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4682         struct task_struct *p = current;
4683         unsigned int noreclaim_flag;
4684         struct scan_control sc = {
4685                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4686                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4687                 .order = order,
4688                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4689                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4690                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4691                 .may_swap = 1,
4692                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4693         };
4694         unsigned long pflags;
4695
4696         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4697                                            sc.gfp_mask);
4698
4699         cond_resched();
4700         psi_memstall_enter(&pflags);
4701         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4702         /*
4703          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4704          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4705          * and RECLAIM_UNMAP.
4706          */
4707         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4708         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4709         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4710
4711         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4712                 /*
4713                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4714                  * priorities until we have enough memory freed.
4715                  */
4716                 do {
4717                         shrink_node(pgdat, &sc);
4718                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4719         }
4720
4721         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4722         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4723         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4724         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4725         psi_memstall_leave(&pflags);
4726
4727         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4728
4729         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4730 }
4731
4732 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4733 {
4734         int ret;
4735
4736         /*
4737          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4738          * slab pages if we are over the defined limits.
4739          *
4740          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4741          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4742          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4743          * if less than a specified percentage of the node is used by
4744          * unmapped file backed pages.
4745          */
4746         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4747             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4748             pgdat->min_slab_pages)
4749                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4750
4751         /*
4752          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4753          */
4754         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4755                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4756
4757         /*
4758          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4759          * have associated processors. This will favor the local processor
4760          * over remote processors and spread off node memory allocations
4761          * as wide as possible.
4762          */
4763         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4764                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4765
4766         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4767                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4768
4769         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4770         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4771
4772         if (!ret)
4773                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4774
4775         return ret;
4776 }
4777 #endif
4778
4779 /**
4780  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4781  * appropriate zone lru list
4782  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4783  *
4784  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4785  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4786  * should be only used for lru pages.
4787  */
4788 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4789 {
4790         struct lruvec *lruvec = NULL;
4791         int pgscanned = 0;
4792         int pgrescued = 0;
4793         int i;
4794
4795         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4796                 struct page *page = pvec->pages[i];
4797                 int nr_pages;
4798
4799                 if (PageTransTail(page))
4800                         continue;
4801
4802                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4803                 pgscanned += nr_pages;
4804
4805                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4806                 if (!TestClearPageLRU(page))
4807                         continue;
4808
4809                 lruvec = relock_page_lruvec_irq(page, lruvec);
4810                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4811                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4812                         ClearPageUnevictable(page);
4813                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4814                         pgrescued += nr_pages;
4815                 }
4816                 SetPageLRU(page);
4817         }
4818
4819         if (lruvec) {
4820                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4821                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4822                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4823         } else if (pgscanned) {
4824                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4825         }
4826 }
4827 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
This page took 0.306583 seconds and 4 git commands to generate.