]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
mm: reclaim small amounts of memory when an external fragmentation event occurs
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar ([email protected]).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /* e.g. boosted watermark reclaim leaves slabs alone */
92         unsigned int may_shrinkslab:1;
93
94         /*
95          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
96          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
97          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
98          */
99         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
100         unsigned int memcg_low_skipped:1;
101
102         unsigned int hibernation_mode:1;
103
104         /* One of the zones is ready for compaction */
105         unsigned int compaction_ready:1;
106
107         /* Allocation order */
108         s8 order;
109
110         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
111         s8 priority;
112
113         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
114         s8 reclaim_idx;
115
116         /* This context's GFP mask */
117         gfp_t gfp_mask;
118
119         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
120         unsigned long nr_scanned;
121
122         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
123         unsigned long nr_reclaimed;
124
125         struct {
126                 unsigned int dirty;
127                 unsigned int unqueued_dirty;
128                 unsigned int congested;
129                 unsigned int writeback;
130                 unsigned int immediate;
131                 unsigned int file_taken;
132                 unsigned int taken;
133         } nr;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static LIST_HEAD(shrinker_list);
175 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
176
177 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
178
179 /*
180  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
181  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
182  * for the shrinker, since we don't want to impose
183  * restrictions on their internal registration order.
184  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
185  * bit is set in the shrinkers map.
186  *
187  * This value is used by the function to detect registering
188  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
189  */
190 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
191
192 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
193 static int shrinker_nr_max;
194
195 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         int id, ret = -ENOMEM;
198
199         down_write(&shrinker_rwsem);
200         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
201         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
202         if (id < 0)
203                 goto unlock;
204
205         if (id >= shrinker_nr_max) {
206                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
207                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
208                         goto unlock;
209                 }
210
211                 shrinker_nr_max = id + 1;
212         }
213         shrinker->id = id;
214         ret = 0;
215 unlock:
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return ret;
218 }
219
220 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
221 {
222         int id = shrinker->id;
223
224         BUG_ON(id < 0);
225
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         idr_remove(&shrinker_idr, id);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229 }
230 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
231 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         return 0;
234 }
235
236 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
237 {
238 }
239 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
240
241 #ifdef CONFIG_MEMCG
242 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return !sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
261 {
262         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
263
264         if (!memcg)
265                 return true;
266 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
268                 return true;
269 #endif
270         return false;
271 }
272
273 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
274                                 struct mem_cgroup *memcg,
275                                 bool congested)
276 {
277         struct mem_cgroup_per_node *mn;
278
279         if (!memcg)
280                 return;
281
282         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
283         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
284 }
285
286 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
287                         struct mem_cgroup *memcg)
288 {
289         struct mem_cgroup_per_node *mn;
290
291         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
292         return READ_ONCE(mn->congested);
293
294 }
295 #else
296 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
297 {
298         return true;
299 }
300
301 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
302 {
303         return true;
304 }
305
306 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
307                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
308 {
309 }
310
311 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
312                         struct mem_cgroup *memcg)
313 {
314         return false;
315
316 }
317 #endif
318
319 /*
320  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
321  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
322  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
323  */
324 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
325 {
326         unsigned long nr;
327
328         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
329                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
330         if (get_nr_swap_pages() > 0)
331                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
332                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
333
334         return nr;
335 }
336
337 /**
338  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
339  * @lruvec: lru vector
340  * @lru: lru to use
341  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
342  */
343 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
344 {
345         unsigned long lru_size;
346         int zid;
347
348         if (!mem_cgroup_disabled())
349                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
350         else
351                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
352
353         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
354                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
355                 unsigned long size;
356
357                 if (!managed_zone(zone))
358                         continue;
359
360                 if (!mem_cgroup_disabled())
361                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
362                 else
363                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
364                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
365                 lru_size -= min(size, lru_size);
366         }
367
368         return lru_size;
369
370 }
371
372 /*
373  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
374  */
375 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
376 {
377         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
378
379         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
380                 size *= nr_node_ids;
381
382         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
383         if (!shrinker->nr_deferred)
384                 return -ENOMEM;
385
386         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
387                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
388                         goto free_deferred;
389         }
390
391         return 0;
392
393 free_deferred:
394         kfree(shrinker->nr_deferred);
395         shrinker->nr_deferred = NULL;
396         return -ENOMEM;
397 }
398
399 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
400 {
401         if (!shrinker->nr_deferred)
402                 return;
403
404         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
405                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
406
407         kfree(shrinker->nr_deferred);
408         shrinker->nr_deferred = NULL;
409 }
410
411 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
412 {
413         down_write(&shrinker_rwsem);
414         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
415 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
416         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
417                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
418 #endif
419         up_write(&shrinker_rwsem);
420 }
421
422 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
423 {
424         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
425
426         if (err)
427                 return err;
428         register_shrinker_prepared(shrinker);
429         return 0;
430 }
431 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
432
433 /*
434  * Remove one
435  */
436 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
437 {
438         if (!shrinker->nr_deferred)
439                 return;
440         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
441                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
442         down_write(&shrinker_rwsem);
443         list_del(&shrinker->list);
444         up_write(&shrinker_rwsem);
445         kfree(shrinker->nr_deferred);
446         shrinker->nr_deferred = NULL;
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
449
450 #define SHRINK_BATCH 128
451
452 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
453                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
454 {
455         unsigned long freed = 0;
456         unsigned long long delta;
457         long total_scan;
458         long freeable;
459         long nr;
460         long new_nr;
461         int nid = shrinkctl->nid;
462         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
463                                           : SHRINK_BATCH;
464         long scanned = 0, next_deferred;
465
466         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
467                 nid = 0;
468
469         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
470         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
471                 return freeable;
472
473         /*
474          * copy the current shrinker scan count into a local variable
475          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
476          * don't also do this scanning work.
477          */
478         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
479
480         total_scan = nr;
481         if (shrinker->seeks) {
482                 delta = freeable >> priority;
483                 delta *= 4;
484                 do_div(delta, shrinker->seeks);
485         } else {
486                 /*
487                  * These objects don't require any IO to create. Trim
488                  * them aggressively under memory pressure to keep
489                  * them from causing refetches in the IO caches.
490                  */
491                 delta = freeable / 2;
492         }
493
494         /*
495          * Make sure we apply some minimal pressure on default priority
496          * even on small cgroups. Stale objects are not only consuming memory
497          * by themselves, but can also hold a reference to a dying cgroup,
498          * preventing it from being reclaimed. A dying cgroup with all
499          * corresponding structures like per-cpu stats and kmem caches
500          * can be really big, so it may lead to a significant waste of memory.
501          */
502         delta = max_t(unsigned long long, delta, min(freeable, batch_size));
503
504         total_scan += delta;
505         if (total_scan < 0) {
506                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
507                        shrinker->scan_objects, total_scan);
508                 total_scan = freeable;
509                 next_deferred = nr;
510         } else
511                 next_deferred = total_scan;
512
513         /*
514          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
515          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
516          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
517          * nr being built up so when a shrink that can do some work
518          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
519          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
520          * memory.
521          *
522          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
523          * a large delta change is calculated directly.
524          */
525         if (delta < freeable / 4)
526                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
527
528         /*
529          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
530          * never try to free more than twice the estimate number of
531          * freeable entries.
532          */
533         if (total_scan > freeable * 2)
534                 total_scan = freeable * 2;
535
536         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
537                                    freeable, delta, total_scan, priority);
538
539         /*
540          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
541          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
542          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
543          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
544          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
545          * objects spread over several slabs with usage less than the
546          * batch_size.
547          *
548          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
549          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
550          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
551          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
552          * possible.
553          */
554         while (total_scan >= batch_size ||
555                total_scan >= freeable) {
556                 unsigned long ret;
557                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
558
559                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
560                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
561                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
562                 if (ret == SHRINK_STOP)
563                         break;
564                 freed += ret;
565
566                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
567                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
568                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
569
570                 cond_resched();
571         }
572
573         if (next_deferred >= scanned)
574                 next_deferred -= scanned;
575         else
576                 next_deferred = 0;
577         /*
578          * move the unused scan count back into the shrinker in a
579          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
580          * scan, there is no need to do an update.
581          */
582         if (next_deferred > 0)
583                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
584                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
585         else
586                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
587
588         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
589         return freed;
590 }
591
592 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
593 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
594                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
595 {
596         struct memcg_shrinker_map *map;
597         unsigned long ret, freed = 0;
598         int i;
599
600         if (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg))
601                 return 0;
602
603         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
604                 return 0;
605
606         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
607                                         true);
608         if (unlikely(!map))
609                 goto unlock;
610
611         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
612                 struct shrink_control sc = {
613                         .gfp_mask = gfp_mask,
614                         .nid = nid,
615                         .memcg = memcg,
616                 };
617                 struct shrinker *shrinker;
618
619                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
620                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
621                         if (!shrinker)
622                                 clear_bit(i, map->map);
623                         continue;
624                 }
625
626                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
627                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
628                         clear_bit(i, map->map);
629                         /*
630                          * After the shrinker reported that it had no objects to
631                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
632                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
633                          * added. To make sure, we have the bit set in this
634                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
635                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
636                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
637                          * memcg_set_shrinker_bit():
638                          *
639                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
640                          *   list_add_tail()    clear_bit()
641                          *   <MB>               <MB>
642                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
643                          */
644                         smp_mb__after_atomic();
645                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
646                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
647                                 ret = 0;
648                         else
649                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
650                 }
651                 freed += ret;
652
653                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
654                         freed = freed ? : 1;
655                         break;
656                 }
657         }
658 unlock:
659         up_read(&shrinker_rwsem);
660         return freed;
661 }
662 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
663 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
664                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
665 {
666         return 0;
667 }
668 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
669
670 /**
671  * shrink_slab - shrink slab caches
672  * @gfp_mask: allocation context
673  * @nid: node whose slab caches to target
674  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
675  * @priority: the reclaim priority
676  *
677  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
678  *
679  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
680  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
681  *
682  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
683  * are called only if it is the root cgroup.
684  *
685  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
686  * in order to get the scan target.
687  *
688  * Returns the number of reclaimed slab objects.
689  */
690 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
691                                  struct mem_cgroup *memcg,
692                                  int priority)
693 {
694         unsigned long ret, freed = 0;
695         struct shrinker *shrinker;
696
697         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
698                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
699
700         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
701                 goto out;
702
703         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
704                 struct shrink_control sc = {
705                         .gfp_mask = gfp_mask,
706                         .nid = nid,
707                         .memcg = memcg,
708                 };
709
710                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
711                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
712                         ret = 0;
713                 freed += ret;
714                 /*
715                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
716                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
717                  * by parallel ongoing shrinking.
718                  */
719                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
720                         freed = freed ? : 1;
721                         break;
722                 }
723         }
724
725         up_read(&shrinker_rwsem);
726 out:
727         cond_resched();
728         return freed;
729 }
730
731 void drop_slab_node(int nid)
732 {
733         unsigned long freed;
734
735         do {
736                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
737
738                 freed = 0;
739                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
740                 do {
741                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
742                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
743         } while (freed > 10);
744 }
745
746 void drop_slab(void)
747 {
748         int nid;
749
750         for_each_online_node(nid)
751                 drop_slab_node(nid);
752 }
753
754 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
755 {
756         /*
757          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
758          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
759          * heads at page->private.
760          */
761         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
762                 HPAGE_PMD_NR : 1;
763         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
764 }
765
766 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
767 {
768         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
769                 return 1;
770         if (!inode_write_congested(inode))
771                 return 1;
772         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
773                 return 1;
774         return 0;
775 }
776
777 /*
778  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
779  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
780  * fsync(), msync() or close().
781  *
782  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
783  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
784  * that page is locked, the mapping is pinned.
785  *
786  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
787  * __GFP_FS.
788  */
789 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
790                                 struct page *page, int error)
791 {
792         lock_page(page);
793         if (page_mapping(page) == mapping)
794                 mapping_set_error(mapping, error);
795         unlock_page(page);
796 }
797
798 /* possible outcome of pageout() */
799 typedef enum {
800         /* failed to write page out, page is locked */
801         PAGE_KEEP,
802         /* move page to the active list, page is locked */
803         PAGE_ACTIVATE,
804         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
805         PAGE_SUCCESS,
806         /* page is clean and locked */
807         PAGE_CLEAN,
808 } pageout_t;
809
810 /*
811  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
812  * Calls ->writepage().
813  */
814 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
815                          struct scan_control *sc)
816 {
817         /*
818          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
819          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
820          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
821          * stalls if we need to run get_block().  We could test
822          * PagePrivate for that.
823          *
824          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
825          * this page's queue, we can perform writeback even if that
826          * will block.
827          *
828          * If the page is swapcache, write it back even if that would
829          * block, for some throttling. This happens by accident, because
830          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
831          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
832          */
833         if (!is_page_cache_freeable(page))
834                 return PAGE_KEEP;
835         if (!mapping) {
836                 /*
837                  * Some data journaling orphaned pages can have
838                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
839                  */
840                 if (page_has_private(page)) {
841                         if (try_to_free_buffers(page)) {
842                                 ClearPageDirty(page);
843                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
844                                 return PAGE_CLEAN;
845                         }
846                 }
847                 return PAGE_KEEP;
848         }
849         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
850                 return PAGE_ACTIVATE;
851         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
852                 return PAGE_KEEP;
853
854         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
855                 int res;
856                 struct writeback_control wbc = {
857                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
858                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
859                         .range_start = 0,
860                         .range_end = LLONG_MAX,
861                         .for_reclaim = 1,
862                 };
863
864                 SetPageReclaim(page);
865                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
866                 if (res < 0)
867                         handle_write_error(mapping, page, res);
868                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
869                         ClearPageReclaim(page);
870                         return PAGE_ACTIVATE;
871                 }
872
873                 if (!PageWriteback(page)) {
874                         /* synchronous write or broken a_ops? */
875                         ClearPageReclaim(page);
876                 }
877                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
878                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
879                 return PAGE_SUCCESS;
880         }
881
882         return PAGE_CLEAN;
883 }
884
885 /*
886  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
887  * gets returned with a refcount of 0.
888  */
889 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
890                             bool reclaimed)
891 {
892         unsigned long flags;
893         int refcount;
894
895         BUG_ON(!PageLocked(page));
896         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
897
898         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
899         /*
900          * The non racy check for a busy page.
901          *
902          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
903          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
904          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
905          * here, then the following race may occur:
906          *
907          * get_user_pages(&page);
908          * [user mapping goes away]
909          * write_to(page);
910          *                              !PageDirty(page)    [good]
911          * SetPageDirty(page);
912          * put_page(page);
913          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
914          *
915          * [oops, our write_to data is lost]
916          *
917          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
918          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
919          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
920          *
921          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
922          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
923          */
924         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
925                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
926         else
927                 refcount = 2;
928         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
929                 goto cannot_free;
930         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
931         if (unlikely(PageDirty(page))) {
932                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
933                 goto cannot_free;
934         }
935
936         if (PageSwapCache(page)) {
937                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
938                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
939                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
940                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
941                 put_swap_page(page, swap);
942         } else {
943                 void (*freepage)(struct page *);
944                 void *shadow = NULL;
945
946                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
947                 /*
948                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
949                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
950                  *
951                  * But don't store shadows in an address space that is
952                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
953                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
954                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
955                  * back.
956                  *
957                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
958                  * only page cache pages found in these are zero pages
959                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
960                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
961                  * same address_space.
962                  */
963                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
964                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
965                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
966                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
967                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
968
969                 if (freepage != NULL)
970                         freepage(page);
971         }
972
973         return 1;
974
975 cannot_free:
976         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
977         return 0;
978 }
979
980 /*
981  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
982  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
983  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
984  * this page.
985  */
986 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
987 {
988         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
989                 /*
990                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
991                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
992                  * atomic operation.
993                  */
994                 page_ref_unfreeze(page, 1);
995                 return 1;
996         }
997         return 0;
998 }
999
1000 /**
1001  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1002  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1003  *
1004  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1005  * Page may still be unevictable for other reasons.
1006  *
1007  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1008  */
1009 void putback_lru_page(struct page *page)
1010 {
1011         lru_cache_add(page);
1012         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1013 }
1014
1015 enum page_references {
1016         PAGEREF_RECLAIM,
1017         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1018         PAGEREF_KEEP,
1019         PAGEREF_ACTIVATE,
1020 };
1021
1022 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1023                                                   struct scan_control *sc)
1024 {
1025         int referenced_ptes, referenced_page;
1026         unsigned long vm_flags;
1027
1028         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1029                                           &vm_flags);
1030         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1031
1032         /*
1033          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1034          * move the page to the unevictable list.
1035          */
1036         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1037                 return PAGEREF_RECLAIM;
1038
1039         if (referenced_ptes) {
1040                 if (PageSwapBacked(page))
1041                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1042                 /*
1043                  * All mapped pages start out with page table
1044                  * references from the instantiating fault, so we need
1045                  * to look twice if a mapped file page is used more
1046                  * than once.
1047                  *
1048                  * Mark it and spare it for another trip around the
1049                  * inactive list.  Another page table reference will
1050                  * lead to its activation.
1051                  *
1052                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1053                  * so that recently deactivated but used pages are
1054                  * quickly recovered.
1055                  */
1056                 SetPageReferenced(page);
1057
1058                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1059                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1060
1061                 /*
1062                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1063                  */
1064                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1065                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1066
1067                 return PAGEREF_KEEP;
1068         }
1069
1070         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1071         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1072                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1073
1074         return PAGEREF_RECLAIM;
1075 }
1076
1077 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1078 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1079                                        bool *dirty, bool *writeback)
1080 {
1081         struct address_space *mapping;
1082
1083         /*
1084          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1085          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1086          */
1087         if (!page_is_file_cache(page) ||
1088             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1089                 *dirty = false;
1090                 *writeback = false;
1091                 return;
1092         }
1093
1094         /* By default assume that the page flags are accurate */
1095         *dirty = PageDirty(page);
1096         *writeback = PageWriteback(page);
1097
1098         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1099         if (!page_has_private(page))
1100                 return;
1101
1102         mapping = page_mapping(page);
1103         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1104                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1105 }
1106
1107 /*
1108  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1109  */
1110 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1111                                       struct pglist_data *pgdat,
1112                                       struct scan_control *sc,
1113                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1114                                       struct reclaim_stat *stat,
1115                                       bool force_reclaim)
1116 {
1117         LIST_HEAD(ret_pages);
1118         LIST_HEAD(free_pages);
1119         int pgactivate = 0;
1120         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
1121         unsigned nr_dirty = 0;
1122         unsigned nr_congested = 0;
1123         unsigned nr_reclaimed = 0;
1124         unsigned nr_writeback = 0;
1125         unsigned nr_immediate = 0;
1126         unsigned nr_ref_keep = 0;
1127         unsigned nr_unmap_fail = 0;
1128
1129         cond_resched();
1130
1131         while (!list_empty(page_list)) {
1132                 struct address_space *mapping;
1133                 struct page *page;
1134                 int may_enter_fs;
1135                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1136                 bool dirty, writeback;
1137
1138                 cond_resched();
1139
1140                 page = lru_to_page(page_list);
1141                 list_del(&page->lru);
1142
1143                 if (!trylock_page(page))
1144                         goto keep;
1145
1146                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1147
1148                 sc->nr_scanned++;
1149
1150                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1151                         goto activate_locked;
1152
1153                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1154                         goto keep_locked;
1155
1156                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1157                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1158                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1159                         sc->nr_scanned++;
1160
1161                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1162                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1163
1164                 /*
1165                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1166                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1167                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1168                  * is all dirty unqueued pages.
1169                  */
1170                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1171                 if (dirty || writeback)
1172                         nr_dirty++;
1173
1174                 if (dirty && !writeback)
1175                         nr_unqueued_dirty++;
1176
1177                 /*
1178                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1179                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1180                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1181                  * end of the LRU a second time.
1182                  */
1183                 mapping = page_mapping(page);
1184                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1185                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1186                     (writeback && PageReclaim(page)))
1187                         nr_congested++;
1188
1189                 /*
1190                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1191                  * are three cases to consider.
1192                  *
1193                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1194                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1195                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1196                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1197                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1198                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1199                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1200                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1201                  *    caller can stall after page list has been processed.
1202                  *
1203                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1204                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1205                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1206                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1207                  *    reclaim and continue scanning.
1208                  *
1209                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1210                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1211                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1212                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1213                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1214                  *    would probably show more reasons.
1215                  *
1216                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1217                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1218                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1219                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1220                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1221                  *
1222                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1223                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1224                  * inactive list and refilling from the active list. The
1225                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1226                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1227                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1228                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1229                  * takes to write them to disk.
1230                  */
1231                 if (PageWriteback(page)) {
1232                         /* Case 1 above */
1233                         if (current_is_kswapd() &&
1234                             PageReclaim(page) &&
1235                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1236                                 nr_immediate++;
1237                                 goto activate_locked;
1238
1239                         /* Case 2 above */
1240                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1241                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1242                                 /*
1243                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1244                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1245                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1246                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1247                                  * enough to care.  What we do want is for this
1248                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1249                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1250                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1251                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1252                                  */
1253                                 SetPageReclaim(page);
1254                                 nr_writeback++;
1255                                 goto activate_locked;
1256
1257                         /* Case 3 above */
1258                         } else {
1259                                 unlock_page(page);
1260                                 wait_on_page_writeback(page);
1261                                 /* then go back and try same page again */
1262                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1263                                 continue;
1264                         }
1265                 }
1266
1267                 if (!force_reclaim)
1268                         references = page_check_references(page, sc);
1269
1270                 switch (references) {
1271                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1272                         goto activate_locked;
1273                 case PAGEREF_KEEP:
1274                         nr_ref_keep++;
1275                         goto keep_locked;
1276                 case PAGEREF_RECLAIM:
1277                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1278                         ; /* try to reclaim the page below */
1279                 }
1280
1281                 /*
1282                  * Anonymous process memory has backing store?
1283                  * Try to allocate it some swap space here.
1284                  * Lazyfree page could be freed directly
1285                  */
1286                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1287                         if (!PageSwapCache(page)) {
1288                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1289                                         goto keep_locked;
1290                                 if (PageTransHuge(page)) {
1291                                         /* cannot split THP, skip it */
1292                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1293                                                 goto activate_locked;
1294                                         /*
1295                                          * Split pages without a PMD map right
1296                                          * away. Chances are some or all of the
1297                                          * tail pages can be freed without IO.
1298                                          */
1299                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1300                                             split_huge_page_to_list(page,
1301                                                                     page_list))
1302                                                 goto activate_locked;
1303                                 }
1304                                 if (!add_to_swap(page)) {
1305                                         if (!PageTransHuge(page))
1306                                                 goto activate_locked;
1307                                         /* Fallback to swap normal pages */
1308                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1309                                                                     page_list))
1310                                                 goto activate_locked;
1311 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1312                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1313 #endif
1314                                         if (!add_to_swap(page))
1315                                                 goto activate_locked;
1316                                 }
1317
1318                                 may_enter_fs = 1;
1319
1320                                 /* Adding to swap updated mapping */
1321                                 mapping = page_mapping(page);
1322                         }
1323                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1324                         /* Split file THP */
1325                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1326                                 goto keep_locked;
1327                 }
1328
1329                 /*
1330                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1331                  * processes. Try to unmap it here.
1332                  */
1333                 if (page_mapped(page)) {
1334                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1335
1336                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1337                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1338                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1339                                 nr_unmap_fail++;
1340                                 goto activate_locked;
1341                         }
1342                 }
1343
1344                 if (PageDirty(page)) {
1345                         /*
1346                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1347                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1348                          * injecting inefficient single-page IO into
1349                          * flusher writeback as much as possible: only
1350                          * write pages when we've encountered many
1351                          * dirty pages, and when we've already scanned
1352                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1353                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1354                          */
1355                         if (page_is_file_cache(page) &&
1356                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1357                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1358                                 /*
1359                                  * Immediately reclaim when written back.
1360                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1361                                  * except we already have the page isolated
1362                                  * and know it's dirty
1363                                  */
1364                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1365                                 SetPageReclaim(page);
1366
1367                                 goto activate_locked;
1368                         }
1369
1370                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1371                                 goto keep_locked;
1372                         if (!may_enter_fs)
1373                                 goto keep_locked;
1374                         if (!sc->may_writepage)
1375                                 goto keep_locked;
1376
1377                         /*
1378                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1379                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1380                          * starts and then write it out here.
1381                          */
1382                         try_to_unmap_flush_dirty();
1383                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1384                         case PAGE_KEEP:
1385                                 goto keep_locked;
1386                         case PAGE_ACTIVATE:
1387                                 goto activate_locked;
1388                         case PAGE_SUCCESS:
1389                                 if (PageWriteback(page))
1390                                         goto keep;
1391                                 if (PageDirty(page))
1392                                         goto keep;
1393
1394                                 /*
1395                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1396                                  * ahead and try to reclaim the page.
1397                                  */
1398                                 if (!trylock_page(page))
1399                                         goto keep;
1400                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1401                                         goto keep_locked;
1402                                 mapping = page_mapping(page);
1403                         case PAGE_CLEAN:
1404                                 ; /* try to free the page below */
1405                         }
1406                 }
1407
1408                 /*
1409                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1410                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1411                  * the page as well.
1412                  *
1413                  * We do this even if the page is PageDirty().
1414                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1415                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1416                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1417                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1418                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1419                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1420                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1421                  *
1422                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1423                  * the pages which were not successfully invalidated in
1424                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1425                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1426                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1427                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1428                  */
1429                 if (page_has_private(page)) {
1430                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1431                                 goto activate_locked;
1432                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1433                                 unlock_page(page);
1434                                 if (put_page_testzero(page))
1435                                         goto free_it;
1436                                 else {
1437                                         /*
1438                                          * rare race with speculative reference.
1439                                          * the speculative reference will free
1440                                          * this page shortly, so we may
1441                                          * increment nr_reclaimed here (and
1442                                          * leave it off the LRU).
1443                                          */
1444                                         nr_reclaimed++;
1445                                         continue;
1446                                 }
1447                         }
1448                 }
1449
1450                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1451                         /* follow __remove_mapping for reference */
1452                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1453                                 goto keep_locked;
1454                         if (PageDirty(page)) {
1455                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1456                                 goto keep_locked;
1457                         }
1458
1459                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1460                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1461                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1462                         goto keep_locked;
1463                 /*
1464                  * At this point, we have no other references and there is
1465                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1466                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1467                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1468                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1469                  */
1470                 __ClearPageLocked(page);
1471 free_it:
1472                 nr_reclaimed++;
1473
1474                 /*
1475                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1476                  * appear not as the counts should be low
1477                  */
1478                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1479                         mem_cgroup_uncharge(page);
1480                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1481                 } else
1482                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1483                 continue;
1484
1485 activate_locked:
1486                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1487                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1488                                                 PageMlocked(page)))
1489                         try_to_free_swap(page);
1490                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1491                 if (!PageMlocked(page)) {
1492                         SetPageActive(page);
1493                         pgactivate++;
1494                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1495                 }
1496 keep_locked:
1497                 unlock_page(page);
1498 keep:
1499                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1500                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1501         }
1502
1503         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1504         try_to_unmap_flush();
1505         free_unref_page_list(&free_pages);
1506
1507         list_splice(&ret_pages, page_list);
1508         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1509
1510         if (stat) {
1511                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1512                 stat->nr_congested = nr_congested;
1513                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1514                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1515                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1516                 stat->nr_activate = pgactivate;
1517                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1518                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1519         }
1520         return nr_reclaimed;
1521 }
1522
1523 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1524                                             struct list_head *page_list)
1525 {
1526         struct scan_control sc = {
1527                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1528                 .priority = DEF_PRIORITY,
1529                 .may_unmap = 1,
1530         };
1531         unsigned long ret;
1532         struct page *page, *next;
1533         LIST_HEAD(clean_pages);
1534
1535         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1536                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1537                     !__PageMovable(page)) {
1538                         ClearPageActive(page);
1539                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1540                 }
1541         }
1542
1543         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1544                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1545         list_splice(&clean_pages, page_list);
1546         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1547         return ret;
1548 }
1549
1550 /*
1551  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1552  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1553  * freed elsewhere are also ignored.
1554  *
1555  * page:        page to consider
1556  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1557  *
1558  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1559  */
1560 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1561 {
1562         int ret = -EINVAL;
1563
1564         /* Only take pages on the LRU. */
1565         if (!PageLRU(page))
1566                 return ret;
1567
1568         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1569         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1570                 return ret;
1571
1572         ret = -EBUSY;
1573
1574         /*
1575          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1576          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1577          * blocking - clean pages for the most part.
1578          *
1579          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1580          * that it is possible to migrate without blocking
1581          */
1582         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1583                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1584                 if (PageWriteback(page))
1585                         return ret;
1586
1587                 if (PageDirty(page)) {
1588                         struct address_space *mapping;
1589                         bool migrate_dirty;
1590
1591                         /*
1592                          * Only pages without mappings or that have a
1593                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1594                          * without blocking. However, we can be racing with
1595                          * truncation so it's necessary to lock the page
1596                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1597                          * the page lock until after the page is removed
1598                          * from the page cache.
1599                          */
1600                         if (!trylock_page(page))
1601                                 return ret;
1602
1603                         mapping = page_mapping(page);
1604                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1605                         unlock_page(page);
1606                         if (!migrate_dirty)
1607                                 return ret;
1608                 }
1609         }
1610
1611         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1612                 return ret;
1613
1614         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1615                 /*
1616                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1617                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1618                  * page release code relies on it.
1619                  */
1620                 ClearPageLRU(page);
1621                 ret = 0;
1622         }
1623
1624         return ret;
1625 }
1626
1627
1628 /*
1629  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1630  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1631  */
1632 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1633                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1634 {
1635         int zid;
1636
1637         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1638                 if (!nr_zone_taken[zid])
1639                         continue;
1640
1641                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1642 #ifdef CONFIG_MEMCG
1643                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1644 #endif
1645         }
1646
1647 }
1648
1649 /*
1650  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1651  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1652  * and working on them outside the LRU lock.
1653  *
1654  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1655  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1656  *
1657  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1658  *
1659  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1660  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1661  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1662  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1663  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1664  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1665  * @lru:        LRU list id for isolating
1666  *
1667  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1668  */
1669 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1670                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1671                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1672                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1673 {
1674         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1675         unsigned long nr_taken = 0;
1676         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1677         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1678         unsigned long skipped = 0;
1679         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1680         LIST_HEAD(pages_skipped);
1681
1682         scan = 0;
1683         for (total_scan = 0;
1684              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1685              total_scan++) {
1686                 struct page *page;
1687
1688                 page = lru_to_page(src);
1689                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1690
1691                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1692
1693                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1694                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1695                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1696                         continue;
1697                 }
1698
1699                 /*
1700                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1701                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1702                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1703                  * pages, triggering a premature OOM.
1704                  */
1705                 scan++;
1706                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1707                 case 0:
1708                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1709                         nr_taken += nr_pages;
1710                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1711                         list_move(&page->lru, dst);
1712                         break;
1713
1714                 case -EBUSY:
1715                         /* else it is being freed elsewhere */
1716                         list_move(&page->lru, src);
1717                         continue;
1718
1719                 default:
1720                         BUG();
1721                 }
1722         }
1723
1724         /*
1725          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1726          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1727          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1728          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1729          * system at risk of premature OOM.
1730          */
1731         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1732                 int zid;
1733
1734                 list_splice(&pages_skipped, src);
1735                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1736                         if (!nr_skipped[zid])
1737                                 continue;
1738
1739                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1740                         skipped += nr_skipped[zid];
1741                 }
1742         }
1743         *nr_scanned = total_scan;
1744         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1745                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1746         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1747         return nr_taken;
1748 }
1749
1750 /**
1751  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1752  * @page: page to isolate from its LRU list
1753  *
1754  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1755  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1756  *
1757  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1758  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1759  *
1760  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1761  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1762  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1763  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1764  *
1765  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1766  * found will be decremented.
1767  *
1768  * Restrictions:
1769  *
1770  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1771  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1772  *     without a stable reference).
1773  * (2) the lru_lock must not be held.
1774  * (3) interrupts must be enabled.
1775  */
1776 int isolate_lru_page(struct page *page)
1777 {
1778         int ret = -EBUSY;
1779
1780         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1781         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1782
1783         if (PageLRU(page)) {
1784                 struct zone *zone = page_zone(page);
1785                 struct lruvec *lruvec;
1786
1787                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1788                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1789                 if (PageLRU(page)) {
1790                         int lru = page_lru(page);
1791                         get_page(page);
1792                         ClearPageLRU(page);
1793                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1794                         ret = 0;
1795                 }
1796                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1797         }
1798         return ret;
1799 }
1800
1801 /*
1802  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1803  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1804  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1805  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1806  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1807  */
1808 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1809                 struct scan_control *sc)
1810 {
1811         unsigned long inactive, isolated;
1812
1813         if (current_is_kswapd())
1814                 return 0;
1815
1816         if (!sane_reclaim(sc))
1817                 return 0;
1818
1819         if (file) {
1820                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1821                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1822         } else {
1823                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1824                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1825         }
1826
1827         /*
1828          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1829          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1830          * deadlock.
1831          */
1832         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1833                 inactive >>= 3;
1834
1835         return isolated > inactive;
1836 }
1837
1838 static noinline_for_stack void
1839 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1840 {
1841         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1842         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1843         LIST_HEAD(pages_to_free);
1844
1845         /*
1846          * Put back any unfreeable pages.
1847          */
1848         while (!list_empty(page_list)) {
1849                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1850                 int lru;
1851
1852                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1853                 list_del(&page->lru);
1854                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1855                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1856                         putback_lru_page(page);
1857                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1858                         continue;
1859                 }
1860
1861                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1862
1863                 SetPageLRU(page);
1864                 lru = page_lru(page);
1865                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1866
1867                 if (is_active_lru(lru)) {
1868                         int file = is_file_lru(lru);
1869                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1870                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1871                 }
1872                 if (put_page_testzero(page)) {
1873                         __ClearPageLRU(page);
1874                         __ClearPageActive(page);
1875                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1876
1877                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1878                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1879                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1880                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1881                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1882                         } else
1883                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1884                 }
1885         }
1886
1887         /*
1888          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1889          */
1890         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1895  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1896  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1897  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1898  */
1899 static int current_may_throttle(void)
1900 {
1901         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1902                 current->backing_dev_info == NULL ||
1903                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1904 }
1905
1906 /*
1907  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1908  * of reclaimed pages
1909  */
1910 static noinline_for_stack unsigned long
1911 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1912                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1913 {
1914         LIST_HEAD(page_list);
1915         unsigned long nr_scanned;
1916         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1917         unsigned long nr_taken;
1918         struct reclaim_stat stat = {};
1919         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1920         int file = is_file_lru(lru);
1921         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1922         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1923         bool stalled = false;
1924
1925         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1926                 if (stalled)
1927                         return 0;
1928
1929                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1930                 msleep(100);
1931                 stalled = true;
1932
1933                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1934                 if (fatal_signal_pending(current))
1935                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1936         }
1937
1938         lru_add_drain();
1939
1940         if (!sc->may_unmap)
1941                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1942
1943         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1944
1945         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1946                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1947
1948         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1949         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1950
1951         if (current_is_kswapd()) {
1952                 if (global_reclaim(sc))
1953                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1954                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1955                                    nr_scanned);
1956         } else {
1957                 if (global_reclaim(sc))
1958                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1959                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1960                                    nr_scanned);
1961         }
1962         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1963
1964         if (nr_taken == 0)
1965                 return 0;
1966
1967         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1968                                 &stat, false);
1969
1970         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1971
1972         if (current_is_kswapd()) {
1973                 if (global_reclaim(sc))
1974                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1975                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1976                                    nr_reclaimed);
1977         } else {
1978                 if (global_reclaim(sc))
1979                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1980                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1981                                    nr_reclaimed);
1982         }
1983
1984         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1985
1986         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1987
1988         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1989
1990         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1991         free_unref_page_list(&page_list);
1992
1993         /*
1994          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1995          * implies that flushers are not doing their job. This can
1996          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1997          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1998          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1999          * dirty pages grows not through writes but through memory
2000          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2001          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2002          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2003          */
2004         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2005                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2006
2007         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2008         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2009         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2010         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2011         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2012         sc->nr.taken += nr_taken;
2013         if (file)
2014                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2015
2016         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2017                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2018         return nr_reclaimed;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * This moves pages from the active list to the inactive list.
2023  *
2024  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2025  * processes, from rmap.
2026  *
2027  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2028  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
2029  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
2030  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2031  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2032  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2033  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2034  *
2035  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2036  * But we had to alter page->flags anyway.
2037  *
2038  * Returns the number of pages moved to the given lru.
2039  */
2040
2041 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2042                                      struct list_head *list,
2043                                      struct list_head *pages_to_free,
2044                                      enum lru_list lru)
2045 {
2046         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2047         struct page *page;
2048         int nr_pages;
2049         int nr_moved = 0;
2050
2051         while (!list_empty(list)) {
2052                 page = lru_to_page(list);
2053                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
2054
2055                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2056                 SetPageLRU(page);
2057
2058                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
2059                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
2060                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
2061
2062                 if (put_page_testzero(page)) {
2063                         __ClearPageLRU(page);
2064                         __ClearPageActive(page);
2065                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
2066
2067                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2068                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2069                                 mem_cgroup_uncharge(page);
2070                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
2071                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2072                         } else
2073                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
2074                 } else {
2075                         nr_moved += nr_pages;
2076                 }
2077         }
2078
2079         if (!is_active_lru(lru)) {
2080                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
2081                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
2082                                    nr_moved);
2083         }
2084
2085         return nr_moved;
2086 }
2087
2088 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2089                                struct lruvec *lruvec,
2090                                struct scan_control *sc,
2091                                enum lru_list lru)
2092 {
2093         unsigned long nr_taken;
2094         unsigned long nr_scanned;
2095         unsigned long vm_flags;
2096         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2097         LIST_HEAD(l_active);
2098         LIST_HEAD(l_inactive);
2099         struct page *page;
2100         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2101         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2102         unsigned nr_rotated = 0;
2103         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
2104         int file = is_file_lru(lru);
2105         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2106
2107         lru_add_drain();
2108
2109         if (!sc->may_unmap)
2110                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
2111
2112         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2113
2114         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2115                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
2116
2117         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2118         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2119
2120         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2121         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2122
2123         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2124
2125         while (!list_empty(&l_hold)) {
2126                 cond_resched();
2127                 page = lru_to_page(&l_hold);
2128                 list_del(&page->lru);
2129
2130                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2131                         putback_lru_page(page);
2132                         continue;
2133                 }
2134
2135                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2136                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2137                                 if (page_has_private(page))
2138                                         try_to_release_page(page, 0);
2139                                 unlock_page(page);
2140                         }
2141                 }
2142
2143                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2144                                     &vm_flags)) {
2145                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2146                         /*
2147                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2148                          * give them one more trip around the active list. So
2149                          * that executable code get better chances to stay in
2150                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2151                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2152                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2153                          * so we ignore them here.
2154                          */
2155                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2156                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2157                                 continue;
2158                         }
2159                 }
2160
2161                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2162                 SetPageWorkingset(page);
2163                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2164         }
2165
2166         /*
2167          * Move pages back to the lru list.
2168          */
2169         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2170         /*
2171          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2172          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2173          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2174          * get_scan_count.
2175          */
2176         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2177
2178         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2179         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2180         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2181         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2182
2183         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2184         free_unref_page_list(&l_hold);
2185         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2186                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2187 }
2188
2189 /*
2190  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2191  * to do too much work.
2192  *
2193  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2194  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2195  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2196  *
2197  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2198  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2199  *
2200  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2201  *
2202  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2203  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2204  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2205  *
2206  * total     target    max
2207  * memory    ratio     inactive
2208  * -------------------------------------
2209  *   10MB       1         5MB
2210  *  100MB       1        50MB
2211  *    1GB       3       250MB
2212  *   10GB      10       0.9GB
2213  *  100GB      31         3GB
2214  *    1TB     101        10GB
2215  *   10TB     320        32GB
2216  */
2217 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2218                                  struct mem_cgroup *memcg,
2219                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2220 {
2221         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2222         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2223         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2224         unsigned long inactive, active;
2225         unsigned long inactive_ratio;
2226         unsigned long refaults;
2227         unsigned long gb;
2228
2229         /*
2230          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2231          * is pointless.
2232          */
2233         if (!file && !total_swap_pages)
2234                 return false;
2235
2236         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2237         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2238
2239         if (memcg)
2240                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2241         else
2242                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2243
2244         /*
2245          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2246          * is being established. Disable active list protection to get
2247          * rid of the stale workingset quickly.
2248          */
2249         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2250                 inactive_ratio = 0;
2251         } else {
2252                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2253                 if (gb)
2254                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2255                 else
2256                         inactive_ratio = 1;
2257         }
2258
2259         if (actual_reclaim)
2260                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2261                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2262                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2263                         inactive_ratio, file);
2264
2265         return inactive * inactive_ratio < active;
2266 }
2267
2268 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2269                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2270                                  struct scan_control *sc)
2271 {
2272         if (is_active_lru(lru)) {
2273                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2274                                          memcg, sc, true))
2275                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2276                 return 0;
2277         }
2278
2279         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2280 }
2281
2282 enum scan_balance {
2283         SCAN_EQUAL,
2284         SCAN_FRACT,
2285         SCAN_ANON,
2286         SCAN_FILE,
2287 };
2288
2289 /*
2290  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2291  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2292  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2293  * onto the active list instead of evict.
2294  *
2295  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2296  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2297  */
2298 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2299                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2300                            unsigned long *lru_pages)
2301 {
2302         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2303         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2304         u64 fraction[2];
2305         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2306         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2307         unsigned long anon_prio, file_prio;
2308         enum scan_balance scan_balance;
2309         unsigned long anon, file;
2310         unsigned long ap, fp;
2311         enum lru_list lru;
2312
2313         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2314         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2315                 scan_balance = SCAN_FILE;
2316                 goto out;
2317         }
2318
2319         /*
2320          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2321          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2322          * disable swapping for individual groups completely when
2323          * using the memory controller's swap limit feature would be
2324          * too expensive.
2325          */
2326         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2327                 scan_balance = SCAN_FILE;
2328                 goto out;
2329         }
2330
2331         /*
2332          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2333          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2334          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2335          */
2336         if (!sc->priority && swappiness) {
2337                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2338                 goto out;
2339         }
2340
2341         /*
2342          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2343          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2344          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2345          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2346          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2347          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2348          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2349          */
2350         if (global_reclaim(sc)) {
2351                 unsigned long pgdatfile;
2352                 unsigned long pgdatfree;
2353                 int z;
2354                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2355
2356                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2357                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2358                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2359
2360                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2361                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2362                         if (!managed_zone(zone))
2363                                 continue;
2364
2365                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2366                 }
2367
2368                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2369                         /*
2370                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2371                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2372                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2373                          */
2374                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2375                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2376                                         >> sc->priority) {
2377                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2378                                 goto out;
2379                         }
2380                 }
2381         }
2382
2383         /*
2384          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2385          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2386          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2387          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2388          * Without the second condition we could end up never scanning an
2389          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2390          * system is under heavy pressure.
2391          */
2392         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2393             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2394                 scan_balance = SCAN_FILE;
2395                 goto out;
2396         }
2397
2398         scan_balance = SCAN_FRACT;
2399
2400         /*
2401          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2402          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2403          */
2404         anon_prio = swappiness;
2405         file_prio = 200 - anon_prio;
2406
2407         /*
2408          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2409          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2410          * ratios to determine how valuable each cache is.
2411          *
2412          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2413          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2414          * up weighing recent references more than old ones.
2415          *
2416          * anon in [0], file in [1]
2417          */
2418
2419         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2420                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2421         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2422                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2423
2424         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2425         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2426                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2427                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2428         }
2429
2430         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2431                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2432                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2433         }
2434
2435         /*
2436          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2437          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2438          * each list that were recently referenced and in active use.
2439          */
2440         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2441         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2442
2443         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2444         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2445         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2446
2447         fraction[0] = ap;
2448         fraction[1] = fp;
2449         denominator = ap + fp + 1;
2450 out:
2451         *lru_pages = 0;
2452         for_each_evictable_lru(lru) {
2453                 int file = is_file_lru(lru);
2454                 unsigned long size;
2455                 unsigned long scan;
2456
2457                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2458                 scan = size >> sc->priority;
2459                 /*
2460                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2461                  * scrape out the remaining cache.
2462                  */
2463                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2464                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2465
2466                 switch (scan_balance) {
2467                 case SCAN_EQUAL:
2468                         /* Scan lists relative to size */
2469                         break;
2470                 case SCAN_FRACT:
2471                         /*
2472                          * Scan types proportional to swappiness and
2473                          * their relative recent reclaim efficiency.
2474                          * Make sure we don't miss the last page
2475                          * because of a round-off error.
2476                          */
2477                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2478                                                   denominator);
2479                         break;
2480                 case SCAN_FILE:
2481                 case SCAN_ANON:
2482                         /* Scan one type exclusively */
2483                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2484                                 size = 0;
2485                                 scan = 0;
2486                         }
2487                         break;
2488                 default:
2489                         /* Look ma, no brain */
2490                         BUG();
2491                 }
2492
2493                 *lru_pages += size;
2494                 nr[lru] = scan;
2495         }
2496 }
2497
2498 /*
2499  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2500  */
2501 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2502                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2503 {
2504         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2505         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2506         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2507         unsigned long nr_to_scan;
2508         enum lru_list lru;
2509         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2510         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2511         struct blk_plug plug;
2512         bool scan_adjusted;
2513
2514         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2515
2516         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2517         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2518
2519         /*
2520          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2521          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2522          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2523          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2524          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2525          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2526          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2527          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2528          * dropped to zero at the first pass.
2529          */
2530         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2531                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2532
2533         blk_start_plug(&plug);
2534         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2535                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2536                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2537                 unsigned long nr_scanned;
2538
2539                 for_each_evictable_lru(lru) {
2540                         if (nr[lru]) {
2541                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2542                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2543
2544                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2545                                                             lruvec, memcg, sc);
2546                         }
2547                 }
2548
2549                 cond_resched();
2550
2551                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2552                         continue;
2553
2554                 /*
2555                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2556                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2557                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2558                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2559                  * proportional to the original scan target.
2560                  */
2561                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2562                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2563
2564                 /*
2565                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2566                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2567                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2568                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2569                  */
2570                 if (!nr_file || !nr_anon)
2571                         break;
2572
2573                 if (nr_file > nr_anon) {
2574                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2575                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2576                         lru = LRU_BASE;
2577                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2578                 } else {
2579                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2580                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2581                         lru = LRU_FILE;
2582                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2583                 }
2584
2585                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2586                 nr[lru] = 0;
2587                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2588
2589                 /*
2590                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2591                  * scan target and the percentage scanning already complete
2592                  */
2593                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2594                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2595                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2596                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2597
2598                 lru += LRU_ACTIVE;
2599                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2600                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2601                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2602
2603                 scan_adjusted = true;
2604         }
2605         blk_finish_plug(&plug);
2606         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2607
2608         /*
2609          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2610          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2611          */
2612         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2613                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2614                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2615 }
2616
2617 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2618 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2619 {
2620         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2621                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2622                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2623                 return true;
2624
2625         return false;
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2630  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2631  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2632  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2633  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2634  */
2635 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2636                                         unsigned long nr_reclaimed,
2637                                         unsigned long nr_scanned,
2638                                         struct scan_control *sc)
2639 {
2640         unsigned long pages_for_compaction;
2641         unsigned long inactive_lru_pages;
2642         int z;
2643
2644         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2645         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2646                 return false;
2647
2648         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2649         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2650                 /*
2651                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2652                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2653                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2654                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2655                  */
2656                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2657                         return false;
2658         } else {
2659                 /*
2660                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2661                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2662                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2663                  * pages that were scanned. This will return to the
2664                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2665                  * the resulting allocation attempt fails
2666                  */
2667                 if (!nr_reclaimed)
2668                         return false;
2669         }
2670
2671         /*
2672          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2673          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2674          */
2675         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2676         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2677         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2678                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2679         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2680                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2681                 return true;
2682
2683         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2684         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2685                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2686                 if (!managed_zone(zone))
2687                         continue;
2688
2689                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2690                 case COMPACT_SUCCESS:
2691                 case COMPACT_CONTINUE:
2692                         return false;
2693                 default:
2694                         /* check next zone */
2695                         ;
2696                 }
2697         }
2698         return true;
2699 }
2700
2701 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2702 {
2703         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2704                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2705 }
2706
2707 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2708 {
2709         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2710         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2711         bool reclaimable = false;
2712
2713         do {
2714                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2715                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2716                         .pgdat = pgdat,
2717                         .priority = sc->priority,
2718                 };
2719                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2720                 struct mem_cgroup *memcg;
2721
2722                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2723
2724                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2725                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2726
2727                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2728                 do {
2729                         unsigned long lru_pages;
2730                         unsigned long reclaimed;
2731                         unsigned long scanned;
2732
2733                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2734                         case MEMCG_PROT_MIN:
2735                                 /*
2736                                  * Hard protection.
2737                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2738                                  */
2739                                 continue;
2740                         case MEMCG_PROT_LOW:
2741                                 /*
2742                                  * Soft protection.
2743                                  * Respect the protection only as long as
2744                                  * there is an unprotected supply
2745                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2746                                  */
2747                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2748                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2749                                         continue;
2750                                 }
2751                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2752                                 break;
2753                         case MEMCG_PROT_NONE:
2754                                 break;
2755                         }
2756
2757                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2758                         scanned = sc->nr_scanned;
2759                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2760                         node_lru_pages += lru_pages;
2761
2762                         if (sc->may_shrinkslab) {
2763                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2764                                     memcg, sc->priority);
2765                         }
2766
2767                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2768                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2769                                    sc->nr_scanned - scanned,
2770                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2771
2772                         /*
2773                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2774                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2775                          * node.
2776                          *
2777                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2778                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2779                          * retry with decreasing priority if one round over the
2780                          * whole hierarchy is not sufficient.
2781                          */
2782                         if (!global_reclaim(sc) &&
2783                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2784                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2785                                 break;
2786                         }
2787                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2788
2789                 if (reclaim_state) {
2790                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2791                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2792                 }
2793
2794                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2795                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2796                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2797                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2798
2799                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2800                         reclaimable = true;
2801
2802                 if (current_is_kswapd()) {
2803                         /*
2804                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2805                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2806                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2807                          * global limits are not being effective at throttling
2808                          * processes due to the page distribution throughout
2809                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2810                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2811                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2812                          * the dirtying process is throttled in the same way
2813                          * balance_dirty_pages() manages.
2814                          *
2815                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2816                          * count the number of pages under pages flagged for
2817                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2818                          * in the nr_immediate check below.
2819                          */
2820                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2821                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2822
2823                         /*
2824                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2825                          * scanned were backed by a congested BDI and
2826                          * wait_iff_congested will stall.
2827                          */
2828                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2829                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2830
2831                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2832                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2833                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2834
2835                         /*
2836                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2837                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2838                          * implies that pages are cycling through the LRU
2839                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2840                          */
2841                         if (sc->nr.immediate)
2842                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2843                 }
2844
2845                 /*
2846                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2847                  * stalling in wait_iff_congested().
2848                  */
2849                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2850                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2851                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2852
2853                 /*
2854                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2855                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2856                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2857                  * the LRU too quickly.
2858                  */
2859                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2860                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2861                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2862
2863         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2864                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2865
2866         /*
2867          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2868          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2869          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2870          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2871          */
2872         if (reclaimable)
2873                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2874
2875         return reclaimable;
2876 }
2877
2878 /*
2879  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2880  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2881  * should reclaim first.
2882  */
2883 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2884 {
2885         unsigned long watermark;
2886         enum compact_result suitable;
2887
2888         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2889         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2890                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2891                 return true;
2892         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2893                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2894                 return false;
2895
2896         /*
2897          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2898          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2899          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2900          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2901          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2902          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2903          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2904          */
2905         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2906
2907         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2908 }
2909
2910 /*
2911  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2912  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2913  * request.
2914  *
2915  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2916  * scan then give up on it.
2917  */
2918 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2919 {
2920         struct zoneref *z;
2921         struct zone *zone;
2922         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2923         unsigned long nr_soft_scanned;
2924         gfp_t orig_mask;
2925         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2926
2927         /*
2928          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2929          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2930          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2931          */
2932         orig_mask = sc->gfp_mask;
2933         if (buffer_heads_over_limit) {
2934                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2935                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2936         }
2937
2938         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2939                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2940                 /*
2941                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2942                  * to global LRU.
2943                  */
2944                 if (global_reclaim(sc)) {
2945                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2946                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2947                                 continue;
2948
2949                         /*
2950                          * If we already have plenty of memory free for
2951                          * compaction in this zone, don't free any more.
2952                          * Even though compaction is invoked for any
2953                          * non-zero order, only frequent costly order
2954                          * reclamation is disruptive enough to become a
2955                          * noticeable problem, like transparent huge
2956                          * page allocations.
2957                          */
2958                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2959                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2960                             compaction_ready(zone, sc)) {
2961                                 sc->compaction_ready = true;
2962                                 continue;
2963                         }
2964
2965                         /*
2966                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2967                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2968                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2969                          * the user prefers lower zones being preserved.
2970                          */
2971                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2972                                 continue;
2973
2974                         /*
2975                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2976                          * and returns the number of reclaimed pages and
2977                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2978                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2979                          */
2980                         nr_soft_scanned = 0;
2981                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2982                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2983                                                 &nr_soft_scanned);
2984                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2985                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2986                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2987                 }
2988
2989                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2990                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2991                         continue;
2992                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2993                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2994         }
2995
2996         /*
2997          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2998          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2999          */
3000         sc->gfp_mask = orig_mask;
3001 }
3002
3003 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
3004 {
3005         struct mem_cgroup *memcg;
3006
3007         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
3008         do {
3009                 unsigned long refaults;
3010                 struct lruvec *lruvec;
3011
3012                 if (memcg)
3013                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
3014                 else
3015                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
3016
3017                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3018                 lruvec->refaults = refaults;
3019         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
3020 }
3021
3022 /*
3023  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3024  *
3025  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3026  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3027  *
3028  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3029  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3030  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3031  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3032  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3033  * work, and the allocation attempt will fail.
3034  *
3035  * returns:     0, if no pages reclaimed
3036  *              else, the number of pages reclaimed
3037  */
3038 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3039                                           struct scan_control *sc)
3040 {
3041         int initial_priority = sc->priority;
3042         pg_data_t *last_pgdat;
3043         struct zoneref *z;
3044         struct zone *zone;
3045 retry:
3046         delayacct_freepages_start();
3047
3048         if (global_reclaim(sc))
3049                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3050
3051         do {
3052                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3053                                 sc->priority);
3054                 sc->nr_scanned = 0;
3055                 shrink_zones(zonelist, sc);
3056
3057                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3058                         break;
3059
3060                 if (sc->compaction_ready)
3061                         break;
3062
3063                 /*
3064                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3065                  * writepage even in laptop mode.
3066                  */
3067                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3068                         sc->may_writepage = 1;
3069         } while (--sc->priority >= 0);
3070
3071         last_pgdat = NULL;
3072         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3073                                         sc->nodemask) {
3074                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3075                         continue;
3076                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3077                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3078                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3079         }
3080
3081         delayacct_freepages_end();
3082
3083         if (sc->nr_reclaimed)
3084                 return sc->nr_reclaimed;
3085
3086         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3087         if (sc->compaction_ready)
3088                 return 1;
3089
3090         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3091         if (sc->memcg_low_skipped) {
3092                 sc->priority = initial_priority;
3093                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3094                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3095                 goto retry;
3096         }
3097
3098         return 0;
3099 }
3100
3101 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3102 {
3103         struct zone *zone;
3104         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3105         unsigned long free_pages = 0;
3106         int i;
3107         bool wmark_ok;
3108
3109         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3110                 return true;
3111
3112         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3113                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3114                 if (!managed_zone(zone))
3115                         continue;
3116
3117                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3118                         continue;
3119
3120                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3121                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3122         }
3123
3124         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3125         if (!pfmemalloc_reserve)
3126                 return true;
3127
3128         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3129
3130         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3131         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3132                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3133                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3134                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3135         }
3136
3137         return wmark_ok;
3138 }
3139
3140 /*
3141  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3142  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3143  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3144  * when the low watermark is reached.
3145  *
3146  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3147  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3148  */
3149 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3150                                         nodemask_t *nodemask)
3151 {
3152         struct zoneref *z;
3153         struct zone *zone;
3154         pg_data_t *pgdat = NULL;
3155
3156         /*
3157          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3158          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3159          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3160          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3161          * processes to block on log_wait_commit().
3162          */
3163         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3164                 goto out;
3165
3166         /*
3167          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3168          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3169          */
3170         if (fatal_signal_pending(current))
3171                 goto out;
3172
3173         /*
3174          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3175          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3176          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3177          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3178          *
3179          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3180          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3181          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3182          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3183          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3184          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3185          * should make reasonable progress.
3186          */
3187         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3188                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3189                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3190                         continue;
3191
3192                 /* Throttle based on the first usable node */
3193                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3194                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3195                         goto out;
3196                 break;
3197         }
3198
3199         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3200         if (!pgdat)
3201                 goto out;
3202
3203         /* Account for the throttling */
3204         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3205
3206         /*
3207          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3208          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3209          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3210          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3211          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3212          * second before continuing.
3213          */
3214         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3215                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3216                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3217
3218                 goto check_pending;
3219         }
3220
3221         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3222         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3223                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3224
3225 check_pending:
3226         if (fatal_signal_pending(current))
3227                 return true;
3228
3229 out:
3230         return false;
3231 }
3232
3233 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3234                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3235 {
3236         unsigned long nr_reclaimed;
3237         struct scan_control sc = {
3238                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3239                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3240                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3241                 .order = order,
3242                 .nodemask = nodemask,
3243                 .priority = DEF_PRIORITY,
3244                 .may_writepage = !laptop_mode,
3245                 .may_unmap = 1,
3246                 .may_swap = 1,
3247                 .may_shrinkslab = 1,
3248         };
3249
3250         /*
3251          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3252          * Confirm they are large enough for max values.
3253          */
3254         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3255         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3256         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3257
3258         /*
3259          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3260          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3261          * point.
3262          */
3263         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3264                 return 1;
3265
3266         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3267                                 sc.may_writepage,
3268                                 sc.gfp_mask,
3269                                 sc.reclaim_idx);
3270
3271         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3272
3273         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3274
3275         return nr_reclaimed;
3276 }
3277
3278 #ifdef CONFIG_MEMCG
3279
3280 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3281                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3282                                                 pg_data_t *pgdat,
3283                                                 unsigned long *nr_scanned)
3284 {
3285         struct scan_control sc = {
3286                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3287                 .target_mem_cgroup = memcg,
3288                 .may_writepage = !laptop_mode,
3289                 .may_unmap = 1,
3290                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3291                 .may_swap = !noswap,
3292                 .may_shrinkslab = 1,
3293         };
3294         unsigned long lru_pages;
3295
3296         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3297                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3298
3299         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3300                                                       sc.may_writepage,
3301                                                       sc.gfp_mask,
3302                                                       sc.reclaim_idx);
3303
3304         /*
3305          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3306          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3307          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3308          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3309          * the priority and make it zero.
3310          */
3311         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3312
3313         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3314
3315         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3316         return sc.nr_reclaimed;
3317 }
3318
3319 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3320                                            unsigned long nr_pages,
3321                                            gfp_t gfp_mask,
3322                                            bool may_swap)
3323 {
3324         struct zonelist *zonelist;
3325         unsigned long nr_reclaimed;
3326         unsigned long pflags;
3327         int nid;
3328         unsigned int noreclaim_flag;
3329         struct scan_control sc = {
3330                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3331                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3332                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3333                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3334                 .target_mem_cgroup = memcg,
3335                 .priority = DEF_PRIORITY,
3336                 .may_writepage = !laptop_mode,
3337                 .may_unmap = 1,
3338                 .may_swap = may_swap,
3339                 .may_shrinkslab = 1,
3340         };
3341
3342         /*
3343          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3344          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3345          * scan does not need to be the current node.
3346          */
3347         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3348
3349         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3350
3351         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3352                                             sc.may_writepage,
3353                                             sc.gfp_mask,
3354                                             sc.reclaim_idx);
3355
3356         psi_memstall_enter(&pflags);
3357         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3358
3359         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3360
3361         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3362         psi_memstall_leave(&pflags);
3363
3364         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3365
3366         return nr_reclaimed;
3367 }
3368 #endif
3369
3370 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3371                                 struct scan_control *sc)
3372 {
3373         struct mem_cgroup *memcg;
3374
3375         if (!total_swap_pages)
3376                 return;
3377
3378         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3379         do {
3380                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3381
3382                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3383                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3384                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3385
3386                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3387         } while (memcg);
3388 }
3389
3390 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3391 {
3392         int i;
3393         struct zone *zone;
3394
3395         /*
3396          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3397          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3398          * should not be checked at the time time as reclaim would
3399          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3400          * zone is balanced.
3401          */
3402         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3403                 zone = pgdat->node_zones + i;
3404                 if (!managed_zone(zone))
3405                         continue;
3406
3407                 if (zone->watermark_boost)
3408                         return true;
3409         }
3410
3411         return false;
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3416  * and classzone_idx
3417  */
3418 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3419 {
3420         int i;
3421         unsigned long mark = -1;
3422         struct zone *zone;
3423
3424         /*
3425          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3426          * meet watermarks.
3427          */
3428         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3429                 zone = pgdat->node_zones + i;
3430
3431                 if (!managed_zone(zone))
3432                         continue;
3433
3434                 mark = high_wmark_pages(zone);
3435                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3436                         return true;
3437         }
3438
3439         /*
3440          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3441          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3442          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3443          */
3444         if (mark == -1)
3445                 return true;
3446
3447         return false;
3448 }
3449
3450 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3451 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3452 {
3453         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3454         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3455         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3456 }
3457
3458 /*
3459  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3460  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3461  *
3462  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3463  */
3464 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3465 {
3466         /*
3467          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3468          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3469          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3470          * throttled. There is also a potential race if processes get
3471          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3472          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3473          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3474          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3475          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3476          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3477          * that here we are under prepare_to_wait().
3478          */
3479         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3480                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3481
3482         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3483         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3484                 return true;
3485
3486         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3487                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3488                 return true;
3489         }
3490
3491         return false;
3492 }
3493
3494 /*
3495  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3496  * zone that is currently unbalanced.
3497  *
3498  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3499  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3500  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3501  */
3502 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3503                                struct scan_control *sc)
3504 {
3505         struct zone *zone;
3506         int z;
3507
3508         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3509         sc->nr_to_reclaim = 0;
3510         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3511                 zone = pgdat->node_zones + z;
3512                 if (!managed_zone(zone))
3513                         continue;
3514
3515                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3516         }
3517
3518         /*
3519          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3520          * now pressure is applied based on node LRU order.
3521          */
3522         shrink_node(pgdat, sc);
3523
3524         /*
3525          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3526          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3527          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3528          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3529          * can direct reclaim/compact.
3530          */
3531         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3532                 sc->order = 0;
3533
3534         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3535 }
3536
3537 /*
3538  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3539  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3540  * balanced.
3541  *
3542  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3543  *
3544  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3545  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3546  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3547  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3548  * balanced.
3549  */
3550 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3551 {
3552         int i;
3553         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3554         unsigned long nr_soft_scanned;
3555         unsigned long pflags;
3556         unsigned long nr_boost_reclaim;
3557         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3558         bool boosted;
3559         struct zone *zone;
3560         struct scan_control sc = {
3561                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3562                 .order = order,
3563                 .may_unmap = 1,
3564         };
3565
3566         psi_memstall_enter(&pflags);
3567         __fs_reclaim_acquire();
3568
3569         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3570
3571         /*
3572          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3573          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3574          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3575          */
3576         nr_boost_reclaim = 0;
3577         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3578                 zone = pgdat->node_zones + i;
3579                 if (!managed_zone(zone))
3580                         continue;
3581
3582                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3583                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3584         }
3585         boosted = nr_boost_reclaim;
3586
3587 restart:
3588         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3589         do {
3590                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3591                 bool raise_priority = true;
3592                 bool balanced;
3593                 bool ret;
3594
3595                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3596
3597                 /*
3598                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3599                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3600                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3601                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3602                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3603                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3604                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3605                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3606                  */
3607                 if (buffer_heads_over_limit) {
3608                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3609                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3610                                 if (!managed_zone(zone))
3611                                         continue;
3612
3613                                 sc.reclaim_idx = i;
3614                                 break;
3615                         }
3616                 }
3617
3618                 /*
3619                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3620                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3621                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3622                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3623                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3624                  */
3625                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3626                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3627                         nr_boost_reclaim = 0;
3628                         goto restart;
3629                 }
3630
3631                 /*
3632                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3633                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3634                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3635                  */
3636                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3637                         goto out;
3638
3639                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3640                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3641                         raise_priority = false;
3642
3643                 /*
3644                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3645                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3646                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3647                  * reclaim will be aborted.
3648                  */
3649                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3650                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3651                 sc.may_shrinkslab = !nr_boost_reclaim;
3652
3653                 /*
3654                  * Do some background aging of the anon list, to give
3655                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3656                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3657                  * about consistent aging.
3658                  */
3659                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3660
3661                 /*
3662                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3663                  * even in laptop mode.
3664                  */
3665                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3666                         sc.may_writepage = 1;
3667
3668                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3669                 sc.nr_scanned = 0;
3670                 nr_soft_scanned = 0;
3671                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3672                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3673                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3674
3675                 /*
3676                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3677                  * enough pages are already being scanned that that high
3678                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3679                  */
3680                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3681                         raise_priority = false;
3682
3683                 /*
3684                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3685                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3686                  * able to safely make forward progress. Wake them
3687                  */
3688                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3689                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3690                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3691
3692                 /* Check if kswapd should be suspending */
3693                 __fs_reclaim_release();
3694                 ret = try_to_freeze();
3695                 __fs_reclaim_acquire();
3696                 if (ret || kthread_should_stop())
3697                         break;
3698
3699                 /*
3700                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3701                  * progress in reclaiming pages
3702                  */
3703                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3704                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3705
3706                 /*
3707                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3708                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3709                  * extreme circumstances.
3710                  */
3711                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3712                         break;
3713
3714                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3715                         sc.priority--;
3716         } while (sc.priority >= 1);
3717
3718         if (!sc.nr_reclaimed)
3719                 pgdat->kswapd_failures++;
3720
3721 out:
3722         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3723         if (boosted) {
3724                 unsigned long flags;
3725
3726                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3727                         if (!zone_boosts[i])
3728                                 continue;
3729
3730                         /* Increments are under the zone lock */
3731                         zone = pgdat->node_zones + i;
3732                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3733                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3734                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3735                 }
3736
3737                 /*
3738                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3739                  * pageblocks.
3740                  */
3741                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3742         }
3743
3744         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3745         __fs_reclaim_release();
3746         psi_memstall_leave(&pflags);
3747         /*
3748          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3749          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3750          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3751          * remain at the higher level.
3752          */
3753         return sc.order;
3754 }
3755
3756 /*
3757  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3758  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3759  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3760  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3761  * was recently woke for.
3762  */
3763 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3764                                            enum zone_type classzone_idx)
3765 {
3766         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3767                 return classzone_idx;
3768
3769         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3770 }
3771
3772 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3773                                 unsigned int classzone_idx)
3774 {
3775         long remaining = 0;
3776         DEFINE_WAIT(wait);
3777
3778         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3779                 return;
3780
3781         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3782
3783         /*
3784          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3785          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3786          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3787          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3788          * succeed.
3789          */
3790         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3791                 /*
3792                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3793                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3794                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3795                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3796                  */
3797                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3798
3799                 /*
3800                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3801                  * allocation of the requested order possible.
3802                  */
3803                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3804
3805                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3806
3807                 /*
3808                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3809                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3810                  * the previous request that slept prematurely.
3811                  */
3812                 if (remaining) {
3813                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3814                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3815                 }
3816
3817                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3818                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3819         }
3820
3821         /*
3822          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3823          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3824          */
3825         if (!remaining &&
3826             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3827                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3828
3829                 /*
3830                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3831                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3832                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3833                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3834                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3835                  * them before going back to sleep.
3836                  */
3837                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3838
3839                 if (!kthread_should_stop())
3840                         schedule();
3841
3842                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3843         } else {
3844                 if (remaining)
3845                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3846                 else
3847                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3848         }
3849         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3850 }
3851
3852 /*
3853  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3854  * from the init process.
3855  *
3856  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3857  * free memory available even if there is no other activity
3858  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3859  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3860  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3861  *
3862  * If there are applications that are active memory-allocators
3863  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3864  */
3865 static int kswapd(void *p)
3866 {
3867         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3868         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3869         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3870         struct task_struct *tsk = current;
3871
3872         struct reclaim_state reclaim_state = {
3873                 .reclaimed_slab = 0,
3874         };
3875         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3876
3877         if (!cpumask_empty(cpumask))
3878                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3879         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3880
3881         /*
3882          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3883          * and that if we need more memory we should get access to it
3884          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3885          * never get caught in the normal page freeing logic.
3886          *
3887          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3888          * you need a small amount of memory in order to be able to
3889          * page out something else, and this flag essentially protects
3890          * us from recursively trying to free more memory as we're
3891          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3892          */
3893         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3894         set_freezable();
3895
3896         pgdat->kswapd_order = 0;
3897         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3898         for ( ; ; ) {
3899                 bool ret;
3900
3901                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3902                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3903
3904 kswapd_try_sleep:
3905                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3906                                         classzone_idx);
3907
3908                 /* Read the new order and classzone_idx */
3909                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3910                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3911                 pgdat->kswapd_order = 0;
3912                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3913
3914                 ret = try_to_freeze();
3915                 if (kthread_should_stop())
3916                         break;
3917
3918                 /*
3919                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3920                  * after returning from the refrigerator
3921                  */
3922                 if (ret)
3923                         continue;
3924
3925                 /*
3926                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3927                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3928                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3929                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3930                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3931                  * request (alloc_order).
3932                  */
3933                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3934                                                 alloc_order);
3935                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3936                 if (reclaim_order < alloc_order)
3937                         goto kswapd_try_sleep;
3938         }
3939
3940         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3941         current->reclaim_state = NULL;
3942
3943         return 0;
3944 }
3945
3946 /*
3947  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3948  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3949  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3950  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3951  * needed.
3952  */
3953 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3954                    enum zone_type classzone_idx)
3955 {
3956         pg_data_t *pgdat;
3957
3958         if (!managed_zone(zone))
3959                 return;
3960
3961         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3962                 return;
3963         pgdat = zone->zone_pgdat;
3964         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3965                                                            classzone_idx);
3966         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3967         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3968                 return;
3969
3970         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3971         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3972             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3973              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3974                 /*
3975                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3976                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3977                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3978                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3979                  * ratelimit its work.
3980                  */
3981                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3982                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3983                 return;
3984         }
3985
3986         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3987                                       gfp_flags);
3988         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3989 }
3990
3991 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3992 /*
3993  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3994  * freed pages.
3995  *
3996  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3997  * LRU order by reclaiming preferentially
3998  * inactive > active > active referenced > active mapped
3999  */
4000 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4001 {
4002         struct reclaim_state reclaim_state;
4003         struct scan_control sc = {
4004                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4005                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4006                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4007                 .priority = DEF_PRIORITY,
4008                 .may_writepage = 1,
4009                 .may_unmap = 1,
4010                 .may_swap = 1,
4011                 .hibernation_mode = 1,
4012         };
4013         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4014         struct task_struct *p = current;
4015         unsigned long nr_reclaimed;
4016         unsigned int noreclaim_flag;
4017
4018         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4019         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4020         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4021         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4022
4023         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4024
4025         p->reclaim_state = NULL;
4026         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4027         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4028
4029         return nr_reclaimed;
4030 }
4031 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4032
4033 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4034    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4035    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4036    restore their cpu bindings. */
4037 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4038 {
4039         int nid;
4040
4041         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4042                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4043                 const struct cpumask *mask;
4044
4045                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4046
4047                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4048                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4049                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4050         }
4051         return 0;
4052 }
4053
4054 /*
4055  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4056  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4057  */
4058 int kswapd_run(int nid)
4059 {
4060         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4061         int ret = 0;
4062
4063         if (pgdat->kswapd)
4064                 return 0;
4065
4066         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4067         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4068                 /* failure at boot is fatal */
4069                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4070                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4071                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4072                 pgdat->kswapd = NULL;
4073         }
4074         return ret;
4075 }
4076
4077 /*
4078  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4079  * hold mem_hotplug_begin/end().
4080  */
4081 void kswapd_stop(int nid)
4082 {
4083         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4084
4085         if (kswapd) {
4086                 kthread_stop(kswapd);
4087                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4088         }
4089 }
4090
4091 static int __init kswapd_init(void)
4092 {
4093         int nid, ret;
4094
4095         swap_setup();
4096         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4097                 kswapd_run(nid);
4098         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4099                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4100                                         NULL);
4101         WARN_ON(ret < 0);
4102         return 0;
4103 }
4104
4105 module_init(kswapd_init)
4106
4107 #ifdef CONFIG_NUMA
4108 /*
4109  * Node reclaim mode
4110  *
4111  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4112  * the watermarks.
4113  */
4114 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4115
4116 #define RECLAIM_OFF 0
4117 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4118 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4119 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4120
4121 /*
4122  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4123  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4124  * a zone.
4125  */
4126 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4127
4128 /*
4129  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4130  * occur.
4131  */
4132 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4133
4134 /*
4135  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4136  * slab reclaim needs to occur.
4137  */
4138 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4139
4140 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4141 {
4142         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4143         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4144                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4145
4146         /*
4147          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4148          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4149          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4150          */
4151         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4152 }
4153
4154 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4155 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4156 {
4157         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4158         unsigned long delta = 0;
4159
4160         /*
4161          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4162          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4163          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4164          * a better estimate
4165          */
4166         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4167                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4168         else
4169                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4170
4171         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4172         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4173                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4174
4175         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4176         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4177                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4178
4179         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4180 }
4181
4182 /*
4183  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4184  */
4185 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4186 {
4187         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4188         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4189         struct task_struct *p = current;
4190         struct reclaim_state reclaim_state;
4191         unsigned int noreclaim_flag;
4192         struct scan_control sc = {
4193                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4194                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4195                 .order = order,
4196                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4197                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4198                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4199                 .may_swap = 1,
4200                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4201         };
4202
4203         cond_resched();
4204         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4205         /*
4206          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4207          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4208          * and RECLAIM_UNMAP.
4209          */
4210         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4211         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4212         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4213         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4214
4215         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4216                 /*
4217                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4218                  * priorities until we have enough memory freed.
4219                  */
4220                 do {
4221                         shrink_node(pgdat, &sc);
4222                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4223         }
4224
4225         p->reclaim_state = NULL;
4226         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4227         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4228         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4229         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4230 }
4231
4232 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4233 {
4234         int ret;
4235
4236         /*
4237          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4238          * slab pages if we are over the defined limits.
4239          *
4240          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4241          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4242          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4243          * if less than a specified percentage of the node is used by
4244          * unmapped file backed pages.
4245          */
4246         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4247             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4248                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4249
4250         /*
4251          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4252          */
4253         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4254                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4255
4256         /*
4257          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4258          * have associated processors. This will favor the local processor
4259          * over remote processors and spread off node memory allocations
4260          * as wide as possible.
4261          */
4262         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4263                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4264
4265         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4266                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4267
4268         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4269         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4270
4271         if (!ret)
4272                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4273
4274         return ret;
4275 }
4276 #endif
4277
4278 /*
4279  * page_evictable - test whether a page is evictable
4280  * @page: the page to test
4281  *
4282  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4283  * lists vs unevictable list.
4284  *
4285  * Reasons page might not be evictable:
4286  * (1) page's mapping marked unevictable
4287  * (2) page is part of an mlocked VMA
4288  *
4289  */
4290 int page_evictable(struct page *page)
4291 {
4292         int ret;
4293
4294         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4295         rcu_read_lock();
4296         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4297         rcu_read_unlock();
4298         return ret;
4299 }
4300
4301 /**
4302  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4303  * appropriate zone lru list
4304  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4305  *
4306  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4307  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4308  * should be only used for lru pages.
4309  */
4310 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4311 {
4312         struct lruvec *lruvec;
4313         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4314         int pgscanned = 0;
4315         int pgrescued = 0;
4316         int i;
4317
4318         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4319                 struct page *page = pvec->pages[i];
4320                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4321
4322                 pgscanned++;
4323                 if (pagepgdat != pgdat) {
4324                         if (pgdat)
4325                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4326                         pgdat = pagepgdat;
4327                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4328                 }
4329                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4330
4331                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4332                         continue;
4333
4334                 if (page_evictable(page)) {
4335                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4336
4337                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4338                         ClearPageUnevictable(page);
4339                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4340                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4341                         pgrescued++;
4342                 }
4343         }
4344
4345         if (pgdat) {
4346                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4347                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4348                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4349         }
4350 }
4351 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
This page took 0.281246 seconds and 4 git commands to generate.