]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
mm: memcontrol: convert page cache to a new mem_cgroup_charge() API
[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         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
83 #define DEACTIVATE_ANON 1
84 #define DEACTIVATE_FILE 2
85         unsigned int may_deactivate:2;
86         unsigned int force_deactivate:1;
87         unsigned int skipped_deactivate:1;
88
89         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
90         unsigned int may_writepage:1;
91
92         /* Can mapped pages be reclaimed? */
93         unsigned int may_unmap:1;
94
95         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
96         unsigned int may_swap:1;
97
98         /*
99          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
100          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
101          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
102          */
103         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
104         unsigned int memcg_low_skipped:1;
105
106         unsigned int hibernation_mode:1;
107
108         /* One of the zones is ready for compaction */
109         unsigned int compaction_ready:1;
110
111         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
112         unsigned int cache_trim_mode:1;
113
114         /* The file pages on the current node are dangerously low */
115         unsigned int file_is_tiny:1;
116
117         /* Allocation order */
118         s8 order;
119
120         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
121         s8 priority;
122
123         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
124         s8 reclaim_idx;
125
126         /* This context's GFP mask */
127         gfp_t gfp_mask;
128
129         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
130         unsigned long nr_scanned;
131
132         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
133         unsigned long nr_reclaimed;
134
135         struct {
136                 unsigned int dirty;
137                 unsigned int unqueued_dirty;
138                 unsigned int congested;
139                 unsigned int writeback;
140                 unsigned int immediate;
141                 unsigned int file_taken;
142                 unsigned int taken;
143         } nr;
144
145         /* for recording the reclaimed slab by now */
146         struct reclaim_state reclaim_state;
147 };
148
149 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
150 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
151         do {                                                            \
152                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
153                         struct page *prev;                              \
154                                                                         \
155                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
156                         prefetchw(&prev->_field);                       \
157                 }                                                       \
158         } while (0)
159 #else
160 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
161 #endif
162
163 /*
164  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
165  */
166 int vm_swappiness = 60;
167 /*
168  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
169  * zones.
170  */
171 unsigned long vm_total_pages;
172
173 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
174                                    struct reclaim_state *rs)
175 {
176         /* Check for an overwrite */
177         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
178
179         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
180         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
181
182         task->reclaim_state = rs;
183 }
184
185 static LIST_HEAD(shrinker_list);
186 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
187
188 #ifdef CONFIG_MEMCG
189 /*
190  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
191  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
192  * for the shrinker, since we don't want to impose
193  * restrictions on their internal registration order.
194  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
195  * bit is set in the shrinkers map.
196  *
197  * This value is used by the function to detect registering
198  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
199  */
200 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
201
202 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
203 static int shrinker_nr_max;
204
205 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
206 {
207         int id, ret = -ENOMEM;
208
209         down_write(&shrinker_rwsem);
210         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
211         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
212         if (id < 0)
213                 goto unlock;
214
215         if (id >= shrinker_nr_max) {
216                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
217                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
218                         goto unlock;
219                 }
220
221                 shrinker_nr_max = id + 1;
222         }
223         shrinker->id = id;
224         ret = 0;
225 unlock:
226         up_write(&shrinker_rwsem);
227         return ret;
228 }
229
230 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
231 {
232         int id = shrinker->id;
233
234         BUG_ON(id < 0);
235
236         down_write(&shrinker_rwsem);
237         idr_remove(&shrinker_idr, id);
238         up_write(&shrinker_rwsem);
239 }
240
241 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
242 {
243         return sc->target_mem_cgroup;
244 }
245
246 /**
247  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
248  * @sc: scan_control in question
249  *
250  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
251  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
252  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
253  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
254  * allocation and configurability.
255  *
256  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
257  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
258  */
259 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
260 {
261         if (!cgroup_reclaim(sc))
262                 return true;
263 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
264         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
265                 return true;
266 #endif
267         return false;
268 }
269 #else
270 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
271 {
272         return 0;
273 }
274
275 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
276 {
277 }
278
279 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
280 {
281         return false;
282 }
283
284 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
285 {
286         return true;
287 }
288 #endif
289
290 /*
291  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
292  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
293  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
294  */
295 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
296 {
297         unsigned long nr;
298
299         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
300                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
301         if (get_nr_swap_pages() > 0)
302                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
303                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
304
305         return nr;
306 }
307
308 /**
309  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
310  * @lruvec: lru vector
311  * @lru: lru to use
312  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
313  */
314 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
315 {
316         unsigned long size = 0;
317         int zid;
318
319         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
320                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
321
322                 if (!managed_zone(zone))
323                         continue;
324
325                 if (!mem_cgroup_disabled())
326                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
327                 else
328                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
329         }
330         return size;
331 }
332
333 /*
334  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
335  */
336 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
337 {
338         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
339
340         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
341                 size *= nr_node_ids;
342
343         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
344         if (!shrinker->nr_deferred)
345                 return -ENOMEM;
346
347         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
348                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
349                         goto free_deferred;
350         }
351
352         return 0;
353
354 free_deferred:
355         kfree(shrinker->nr_deferred);
356         shrinker->nr_deferred = NULL;
357         return -ENOMEM;
358 }
359
360 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
361 {
362         if (!shrinker->nr_deferred)
363                 return;
364
365         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
366                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
367
368         kfree(shrinker->nr_deferred);
369         shrinker->nr_deferred = NULL;
370 }
371
372 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
373 {
374         down_write(&shrinker_rwsem);
375         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
376 #ifdef CONFIG_MEMCG
377         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
378                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
379 #endif
380         up_write(&shrinker_rwsem);
381 }
382
383 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
384 {
385         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
386
387         if (err)
388                 return err;
389         register_shrinker_prepared(shrinker);
390         return 0;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
393
394 /*
395  * Remove one
396  */
397 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
398 {
399         if (!shrinker->nr_deferred)
400                 return;
401         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
402                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
403         down_write(&shrinker_rwsem);
404         list_del(&shrinker->list);
405         up_write(&shrinker_rwsem);
406         kfree(shrinker->nr_deferred);
407         shrinker->nr_deferred = NULL;
408 }
409 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
410
411 #define SHRINK_BATCH 128
412
413 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
414                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
415 {
416         unsigned long freed = 0;
417         unsigned long long delta;
418         long total_scan;
419         long freeable;
420         long nr;
421         long new_nr;
422         int nid = shrinkctl->nid;
423         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
424                                           : SHRINK_BATCH;
425         long scanned = 0, next_deferred;
426
427         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
428                 nid = 0;
429
430         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
431         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
432                 return freeable;
433
434         /*
435          * copy the current shrinker scan count into a local variable
436          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
437          * don't also do this scanning work.
438          */
439         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
440
441         total_scan = nr;
442         if (shrinker->seeks) {
443                 delta = freeable >> priority;
444                 delta *= 4;
445                 do_div(delta, shrinker->seeks);
446         } else {
447                 /*
448                  * These objects don't require any IO to create. Trim
449                  * them aggressively under memory pressure to keep
450                  * them from causing refetches in the IO caches.
451                  */
452                 delta = freeable / 2;
453         }
454
455         total_scan += delta;
456         if (total_scan < 0) {
457                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
458                        shrinker->scan_objects, total_scan);
459                 total_scan = freeable;
460                 next_deferred = nr;
461         } else
462                 next_deferred = total_scan;
463
464         /*
465          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
466          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
467          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
468          * nr being built up so when a shrink that can do some work
469          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
470          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
471          * memory.
472          *
473          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
474          * a large delta change is calculated directly.
475          */
476         if (delta < freeable / 4)
477                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
478
479         /*
480          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
481          * never try to free more than twice the estimate number of
482          * freeable entries.
483          */
484         if (total_scan > freeable * 2)
485                 total_scan = freeable * 2;
486
487         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
488                                    freeable, delta, total_scan, priority);
489
490         /*
491          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
492          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
493          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
494          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
495          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
496          * objects spread over several slabs with usage less than the
497          * batch_size.
498          *
499          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
500          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
501          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
502          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
503          * possible.
504          */
505         while (total_scan >= batch_size ||
506                total_scan >= freeable) {
507                 unsigned long ret;
508                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
509
510                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
511                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
512                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
513                 if (ret == SHRINK_STOP)
514                         break;
515                 freed += ret;
516
517                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
518                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
519                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
520
521                 cond_resched();
522         }
523
524         if (next_deferred >= scanned)
525                 next_deferred -= scanned;
526         else
527                 next_deferred = 0;
528         /*
529          * move the unused scan count back into the shrinker in a
530          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
531          * scan, there is no need to do an update.
532          */
533         if (next_deferred > 0)
534                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
535                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
536         else
537                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
538
539         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
540         return freed;
541 }
542
543 #ifdef CONFIG_MEMCG
544 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
545                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
546 {
547         struct memcg_shrinker_map *map;
548         unsigned long ret, freed = 0;
549         int i;
550
551         if (!mem_cgroup_online(memcg))
552                 return 0;
553
554         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
555                 return 0;
556
557         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
558                                         true);
559         if (unlikely(!map))
560                 goto unlock;
561
562         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
563                 struct shrink_control sc = {
564                         .gfp_mask = gfp_mask,
565                         .nid = nid,
566                         .memcg = memcg,
567                 };
568                 struct shrinker *shrinker;
569
570                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
571                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
572                         if (!shrinker)
573                                 clear_bit(i, map->map);
574                         continue;
575                 }
576
577                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
578                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
579                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
580                         continue;
581
582                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
583                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
584                         clear_bit(i, map->map);
585                         /*
586                          * After the shrinker reported that it had no objects to
587                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
588                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
589                          * added. To make sure, we have the bit set in this
590                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
591                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
592                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
593                          * memcg_set_shrinker_bit():
594                          *
595                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
596                          *   list_add_tail()    clear_bit()
597                          *   <MB>               <MB>
598                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
599                          */
600                         smp_mb__after_atomic();
601                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
602                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
603                                 ret = 0;
604                         else
605                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
606                 }
607                 freed += ret;
608
609                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
610                         freed = freed ? : 1;
611                         break;
612                 }
613         }
614 unlock:
615         up_read(&shrinker_rwsem);
616         return freed;
617 }
618 #else /* CONFIG_MEMCG */
619 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
620                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
621 {
622         return 0;
623 }
624 #endif /* CONFIG_MEMCG */
625
626 /**
627  * shrink_slab - shrink slab caches
628  * @gfp_mask: allocation context
629  * @nid: node whose slab caches to target
630  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
631  * @priority: the reclaim priority
632  *
633  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
634  *
635  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
636  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
637  *
638  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
639  * are called only if it is the root cgroup.
640  *
641  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
642  * in order to get the scan target.
643  *
644  * Returns the number of reclaimed slab objects.
645  */
646 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
647                                  struct mem_cgroup *memcg,
648                                  int priority)
649 {
650         unsigned long ret, freed = 0;
651         struct shrinker *shrinker;
652
653         /*
654          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
655          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
656          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
657          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
658          * oom.
659          */
660         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
661                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
662
663         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
664                 goto out;
665
666         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
667                 struct shrink_control sc = {
668                         .gfp_mask = gfp_mask,
669                         .nid = nid,
670                         .memcg = memcg,
671                 };
672
673                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
674                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
675                         ret = 0;
676                 freed += ret;
677                 /*
678                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
679                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
680                  * by parallel ongoing shrinking.
681                  */
682                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
683                         freed = freed ? : 1;
684                         break;
685                 }
686         }
687
688         up_read(&shrinker_rwsem);
689 out:
690         cond_resched();
691         return freed;
692 }
693
694 void drop_slab_node(int nid)
695 {
696         unsigned long freed;
697
698         do {
699                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
700
701                 freed = 0;
702                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
703                 do {
704                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
705                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
706         } while (freed > 10);
707 }
708
709 void drop_slab(void)
710 {
711         int nid;
712
713         for_each_online_node(nid)
714                 drop_slab_node(nid);
715 }
716
717 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
718 {
719         /*
720          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
721          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
722          * heads at page->private.
723          */
724         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
725                 HPAGE_PMD_NR : 1;
726         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
727 }
728
729 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
730 {
731         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
732                 return 1;
733         if (!inode_write_congested(inode))
734                 return 1;
735         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
736                 return 1;
737         return 0;
738 }
739
740 /*
741  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
742  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
743  * fsync(), msync() or close().
744  *
745  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
746  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
747  * that page is locked, the mapping is pinned.
748  *
749  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
750  * __GFP_FS.
751  */
752 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
753                                 struct page *page, int error)
754 {
755         lock_page(page);
756         if (page_mapping(page) == mapping)
757                 mapping_set_error(mapping, error);
758         unlock_page(page);
759 }
760
761 /* possible outcome of pageout() */
762 typedef enum {
763         /* failed to write page out, page is locked */
764         PAGE_KEEP,
765         /* move page to the active list, page is locked */
766         PAGE_ACTIVATE,
767         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
768         PAGE_SUCCESS,
769         /* page is clean and locked */
770         PAGE_CLEAN,
771 } pageout_t;
772
773 /*
774  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
775  * Calls ->writepage().
776  */
777 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
778 {
779         /*
780          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
781          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
782          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
783          * stalls if we need to run get_block().  We could test
784          * PagePrivate for that.
785          *
786          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
787          * this page's queue, we can perform writeback even if that
788          * will block.
789          *
790          * If the page is swapcache, write it back even if that would
791          * block, for some throttling. This happens by accident, because
792          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
793          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
794          */
795         if (!is_page_cache_freeable(page))
796                 return PAGE_KEEP;
797         if (!mapping) {
798                 /*
799                  * Some data journaling orphaned pages can have
800                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
801                  */
802                 if (page_has_private(page)) {
803                         if (try_to_free_buffers(page)) {
804                                 ClearPageDirty(page);
805                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
806                                 return PAGE_CLEAN;
807                         }
808                 }
809                 return PAGE_KEEP;
810         }
811         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
812                 return PAGE_ACTIVATE;
813         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
814                 return PAGE_KEEP;
815
816         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
817                 int res;
818                 struct writeback_control wbc = {
819                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
820                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
821                         .range_start = 0,
822                         .range_end = LLONG_MAX,
823                         .for_reclaim = 1,
824                 };
825
826                 SetPageReclaim(page);
827                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
828                 if (res < 0)
829                         handle_write_error(mapping, page, res);
830                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
831                         ClearPageReclaim(page);
832                         return PAGE_ACTIVATE;
833                 }
834
835                 if (!PageWriteback(page)) {
836                         /* synchronous write or broken a_ops? */
837                         ClearPageReclaim(page);
838                 }
839                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
840                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
841                 return PAGE_SUCCESS;
842         }
843
844         return PAGE_CLEAN;
845 }
846
847 /*
848  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
849  * gets returned with a refcount of 0.
850  */
851 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
852                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
853 {
854         unsigned long flags;
855         int refcount;
856
857         BUG_ON(!PageLocked(page));
858         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
859
860         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
861         /*
862          * The non racy check for a busy page.
863          *
864          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
865          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
866          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
867          * here, then the following race may occur:
868          *
869          * get_user_pages(&page);
870          * [user mapping goes away]
871          * write_to(page);
872          *                              !PageDirty(page)    [good]
873          * SetPageDirty(page);
874          * put_page(page);
875          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
876          *
877          * [oops, our write_to data is lost]
878          *
879          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
880          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
881          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
882          *
883          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
884          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
885          */
886         refcount = 1 + compound_nr(page);
887         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
888                 goto cannot_free;
889         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
890         if (unlikely(PageDirty(page))) {
891                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
892                 goto cannot_free;
893         }
894
895         if (PageSwapCache(page)) {
896                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
897                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
898                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
899                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
900                 put_swap_page(page, swap);
901         } else {
902                 void (*freepage)(struct page *);
903                 void *shadow = NULL;
904
905                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
906                 /*
907                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
908                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
909                  *
910                  * But don't store shadows in an address space that is
911                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
912                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
913                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
914                  * back.
915                  *
916                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
917                  * only page cache pages found in these are zero pages
918                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
919                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
920                  * same address_space.
921                  */
922                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
923                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
924                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
925                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
926                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
927
928                 if (freepage != NULL)
929                         freepage(page);
930         }
931
932         return 1;
933
934 cannot_free:
935         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
936         return 0;
937 }
938
939 /*
940  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
941  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
942  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
943  * this page.
944  */
945 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
946 {
947         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
948                 /*
949                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
950                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
951                  * atomic operation.
952                  */
953                 page_ref_unfreeze(page, 1);
954                 return 1;
955         }
956         return 0;
957 }
958
959 /**
960  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
961  * @page: page to be put back to appropriate lru list
962  *
963  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
964  * Page may still be unevictable for other reasons.
965  *
966  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
967  */
968 void putback_lru_page(struct page *page)
969 {
970         lru_cache_add(page);
971         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
972 }
973
974 enum page_references {
975         PAGEREF_RECLAIM,
976         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
977         PAGEREF_KEEP,
978         PAGEREF_ACTIVATE,
979 };
980
981 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
982                                                   struct scan_control *sc)
983 {
984         int referenced_ptes, referenced_page;
985         unsigned long vm_flags;
986
987         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
988                                           &vm_flags);
989         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
990
991         /*
992          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
993          * move the page to the unevictable list.
994          */
995         if (vm_flags & VM_LOCKED)
996                 return PAGEREF_RECLAIM;
997
998         if (referenced_ptes) {
999                 if (PageSwapBacked(page))
1000                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1001                 /*
1002                  * All mapped pages start out with page table
1003                  * references from the instantiating fault, so we need
1004                  * to look twice if a mapped file page is used more
1005                  * than once.
1006                  *
1007                  * Mark it and spare it for another trip around the
1008                  * inactive list.  Another page table reference will
1009                  * lead to its activation.
1010                  *
1011                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1012                  * so that recently deactivated but used pages are
1013                  * quickly recovered.
1014                  */
1015                 SetPageReferenced(page);
1016
1017                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1018                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1019
1020                 /*
1021                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1022                  */
1023                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1024                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1025
1026                 return PAGEREF_KEEP;
1027         }
1028
1029         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1030         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1031                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1032
1033         return PAGEREF_RECLAIM;
1034 }
1035
1036 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1037 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1038                                        bool *dirty, bool *writeback)
1039 {
1040         struct address_space *mapping;
1041
1042         /*
1043          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1044          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1045          */
1046         if (!page_is_file_lru(page) ||
1047             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1048                 *dirty = false;
1049                 *writeback = false;
1050                 return;
1051         }
1052
1053         /* By default assume that the page flags are accurate */
1054         *dirty = PageDirty(page);
1055         *writeback = PageWriteback(page);
1056
1057         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1058         if (!page_has_private(page))
1059                 return;
1060
1061         mapping = page_mapping(page);
1062         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1063                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1068  */
1069 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1070                                      struct pglist_data *pgdat,
1071                                      struct scan_control *sc,
1072                                      enum ttu_flags ttu_flags,
1073                                      struct reclaim_stat *stat,
1074                                      bool ignore_references)
1075 {
1076         LIST_HEAD(ret_pages);
1077         LIST_HEAD(free_pages);
1078         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1079         unsigned int pgactivate = 0;
1080
1081         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1082         cond_resched();
1083
1084         while (!list_empty(page_list)) {
1085                 struct address_space *mapping;
1086                 struct page *page;
1087                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1088                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1089                 unsigned int nr_pages;
1090
1091                 cond_resched();
1092
1093                 page = lru_to_page(page_list);
1094                 list_del(&page->lru);
1095
1096                 if (!trylock_page(page))
1097                         goto keep;
1098
1099                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1100
1101                 nr_pages = compound_nr(page);
1102
1103                 /* Account the number of base pages even though THP */
1104                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1105
1106                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1107                         goto activate_locked;
1108
1109                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1110                         goto keep_locked;
1111
1112                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1113                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1114
1115                 /*
1116                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1117                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1118                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1119                  * is all dirty unqueued pages.
1120                  */
1121                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1122                 if (dirty || writeback)
1123                         stat->nr_dirty++;
1124
1125                 if (dirty && !writeback)
1126                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1127
1128                 /*
1129                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1130                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1131                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1132                  * end of the LRU a second time.
1133                  */
1134                 mapping = page_mapping(page);
1135                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1136                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1137                     (writeback && PageReclaim(page)))
1138                         stat->nr_congested++;
1139
1140                 /*
1141                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1142                  * are three cases to consider.
1143                  *
1144                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1145                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1146                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1147                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1148                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1149                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1150                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1151                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1152                  *    caller can stall after page list has been processed.
1153                  *
1154                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1155                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1156                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1157                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1158                  *    reclaim and continue scanning.
1159                  *
1160                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1161                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1162                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1163                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1164                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1165                  *    would probably show more reasons.
1166                  *
1167                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1168                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1169                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1170                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1171                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1172                  *
1173                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1174                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1175                  * inactive list and refilling from the active list. The
1176                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1177                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1178                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1179                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1180                  * takes to write them to disk.
1181                  */
1182                 if (PageWriteback(page)) {
1183                         /* Case 1 above */
1184                         if (current_is_kswapd() &&
1185                             PageReclaim(page) &&
1186                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1187                                 stat->nr_immediate++;
1188                                 goto activate_locked;
1189
1190                         /* Case 2 above */
1191                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1192                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1193                                 /*
1194                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1195                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1196                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1197                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1198                                  * enough to care.  What we do want is for this
1199                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1200                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1201                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1202                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1203                                  */
1204                                 SetPageReclaim(page);
1205                                 stat->nr_writeback++;
1206                                 goto activate_locked;
1207
1208                         /* Case 3 above */
1209                         } else {
1210                                 unlock_page(page);
1211                                 wait_on_page_writeback(page);
1212                                 /* then go back and try same page again */
1213                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1214                                 continue;
1215                         }
1216                 }
1217
1218                 if (!ignore_references)
1219                         references = page_check_references(page, sc);
1220
1221                 switch (references) {
1222                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1223                         goto activate_locked;
1224                 case PAGEREF_KEEP:
1225                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1226                         goto keep_locked;
1227                 case PAGEREF_RECLAIM:
1228                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1229                         ; /* try to reclaim the page below */
1230                 }
1231
1232                 /*
1233                  * Anonymous process memory has backing store?
1234                  * Try to allocate it some swap space here.
1235                  * Lazyfree page could be freed directly
1236                  */
1237                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1238                         if (!PageSwapCache(page)) {
1239                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1240                                         goto keep_locked;
1241                                 if (PageTransHuge(page)) {
1242                                         /* cannot split THP, skip it */
1243                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1244                                                 goto activate_locked;
1245                                         /*
1246                                          * Split pages without a PMD map right
1247                                          * away. Chances are some or all of the
1248                                          * tail pages can be freed without IO.
1249                                          */
1250                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1251                                             split_huge_page_to_list(page,
1252                                                                     page_list))
1253                                                 goto activate_locked;
1254                                 }
1255                                 if (!add_to_swap(page)) {
1256                                         if (!PageTransHuge(page))
1257                                                 goto activate_locked_split;
1258                                         /* Fallback to swap normal pages */
1259                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1260                                                                     page_list))
1261                                                 goto activate_locked;
1262 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1263                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1264 #endif
1265                                         if (!add_to_swap(page))
1266                                                 goto activate_locked_split;
1267                                 }
1268
1269                                 may_enter_fs = true;
1270
1271                                 /* Adding to swap updated mapping */
1272                                 mapping = page_mapping(page);
1273                         }
1274                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1275                         /* Split file THP */
1276                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1277                                 goto keep_locked;
1278                 }
1279
1280                 /*
1281                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1282                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1283                  *
1284                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1285                  * reach here.
1286                  */
1287                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1288                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1289                         nr_pages = 1;
1290                 }
1291
1292                 /*
1293                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1294                  * processes. Try to unmap it here.
1295                  */
1296                 if (page_mapped(page)) {
1297                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1298                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1299
1300                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1301                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1302
1303                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1304                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1305                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1306                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1307                                 goto activate_locked;
1308                         }
1309                 }
1310
1311                 if (PageDirty(page)) {
1312                         /*
1313                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1314                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1315                          * injecting inefficient single-page IO into
1316                          * flusher writeback as much as possible: only
1317                          * write pages when we've encountered many
1318                          * dirty pages, and when we've already scanned
1319                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1320                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1321                          */
1322                         if (page_is_file_lru(page) &&
1323                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1324                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1325                                 /*
1326                                  * Immediately reclaim when written back.
1327                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1328                                  * except we already have the page isolated
1329                                  * and know it's dirty
1330                                  */
1331                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1332                                 SetPageReclaim(page);
1333
1334                                 goto activate_locked;
1335                         }
1336
1337                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1338                                 goto keep_locked;
1339                         if (!may_enter_fs)
1340                                 goto keep_locked;
1341                         if (!sc->may_writepage)
1342                                 goto keep_locked;
1343
1344                         /*
1345                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1346                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1347                          * starts and then write it out here.
1348                          */
1349                         try_to_unmap_flush_dirty();
1350                         switch (pageout(page, mapping)) {
1351                         case PAGE_KEEP:
1352                                 goto keep_locked;
1353                         case PAGE_ACTIVATE:
1354                                 goto activate_locked;
1355                         case PAGE_SUCCESS:
1356                                 if (PageWriteback(page))
1357                                         goto keep;
1358                                 if (PageDirty(page))
1359                                         goto keep;
1360
1361                                 /*
1362                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1363                                  * ahead and try to reclaim the page.
1364                                  */
1365                                 if (!trylock_page(page))
1366                                         goto keep;
1367                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1368                                         goto keep_locked;
1369                                 mapping = page_mapping(page);
1370                         case PAGE_CLEAN:
1371                                 ; /* try to free the page below */
1372                         }
1373                 }
1374
1375                 /*
1376                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1377                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1378                  * the page as well.
1379                  *
1380                  * We do this even if the page is PageDirty().
1381                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1382                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1383                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1384                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1385                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1386                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1387                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1388                  *
1389                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1390                  * the pages which were not successfully invalidated in
1391                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1392                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1393                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1394                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1395                  */
1396                 if (page_has_private(page)) {
1397                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1398                                 goto activate_locked;
1399                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1400                                 unlock_page(page);
1401                                 if (put_page_testzero(page))
1402                                         goto free_it;
1403                                 else {
1404                                         /*
1405                                          * rare race with speculative reference.
1406                                          * the speculative reference will free
1407                                          * this page shortly, so we may
1408                                          * increment nr_reclaimed here (and
1409                                          * leave it off the LRU).
1410                                          */
1411                                         nr_reclaimed++;
1412                                         continue;
1413                                 }
1414                         }
1415                 }
1416
1417                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1418                         /* follow __remove_mapping for reference */
1419                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1420                                 goto keep_locked;
1421                         if (PageDirty(page)) {
1422                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1423                                 goto keep_locked;
1424                         }
1425
1426                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1427                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1428                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1429                                                          sc->target_mem_cgroup))
1430                         goto keep_locked;
1431
1432                 unlock_page(page);
1433 free_it:
1434                 /*
1435                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1436                  * all base pages.
1437                  */
1438                 nr_reclaimed += nr_pages;
1439
1440                 /*
1441                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1442                  * appear not as the counts should be low
1443                  */
1444                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1445                         destroy_compound_page(page);
1446                 else
1447                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1448                 continue;
1449
1450 activate_locked_split:
1451                 /*
1452                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1453                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1454                  */
1455                 if (nr_pages > 1) {
1456                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1457                         nr_pages = 1;
1458                 }
1459 activate_locked:
1460                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1461                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1462                                                 PageMlocked(page)))
1463                         try_to_free_swap(page);
1464                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1465                 if (!PageMlocked(page)) {
1466                         int type = page_is_file_lru(page);
1467                         SetPageActive(page);
1468                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1469                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1470                 }
1471 keep_locked:
1472                 unlock_page(page);
1473 keep:
1474                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1475                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1476         }
1477
1478         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1479
1480         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1481         try_to_unmap_flush();
1482         free_unref_page_list(&free_pages);
1483
1484         list_splice(&ret_pages, page_list);
1485         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1486
1487         return nr_reclaimed;
1488 }
1489
1490 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1491                                             struct list_head *page_list)
1492 {
1493         struct scan_control sc = {
1494                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1495                 .priority = DEF_PRIORITY,
1496                 .may_unmap = 1,
1497         };
1498         struct reclaim_stat stat;
1499         unsigned int nr_reclaimed;
1500         struct page *page, *next;
1501         LIST_HEAD(clean_pages);
1502
1503         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1504                 if (page_is_file_lru(page) && !PageDirty(page) &&
1505                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1506                         ClearPageActive(page);
1507                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1508                 }
1509         }
1510
1511         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1512                         TTU_IGNORE_ACCESS, &stat, true);
1513         list_splice(&clean_pages, page_list);
1514         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -nr_reclaimed);
1515         /*
1516          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1517          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1518          * discard so isolated count will be mismatched.
1519          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1520          */
1521         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1522                             stat.nr_lazyfree_fail);
1523         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1524                             -stat.nr_lazyfree_fail);
1525         return nr_reclaimed;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1530  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1531  * freed elsewhere are also ignored.
1532  *
1533  * page:        page to consider
1534  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1535  *
1536  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1537  */
1538 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1539 {
1540         int ret = -EINVAL;
1541
1542         /* Only take pages on the LRU. */
1543         if (!PageLRU(page))
1544                 return ret;
1545
1546         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1547         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1548                 return ret;
1549
1550         ret = -EBUSY;
1551
1552         /*
1553          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1554          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1555          * blocking - clean pages for the most part.
1556          *
1557          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1558          * that it is possible to migrate without blocking
1559          */
1560         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1561                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1562                 if (PageWriteback(page))
1563                         return ret;
1564
1565                 if (PageDirty(page)) {
1566                         struct address_space *mapping;
1567                         bool migrate_dirty;
1568
1569                         /*
1570                          * Only pages without mappings or that have a
1571                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1572                          * without blocking. However, we can be racing with
1573                          * truncation so it's necessary to lock the page
1574                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1575                          * the page lock until after the page is removed
1576                          * from the page cache.
1577                          */
1578                         if (!trylock_page(page))
1579                                 return ret;
1580
1581                         mapping = page_mapping(page);
1582                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1583                         unlock_page(page);
1584                         if (!migrate_dirty)
1585                                 return ret;
1586                 }
1587         }
1588
1589         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1590                 return ret;
1591
1592         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1593                 /*
1594                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1595                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1596                  * page release code relies on it.
1597                  */
1598                 ClearPageLRU(page);
1599                 ret = 0;
1600         }
1601
1602         return ret;
1603 }
1604
1605
1606 /*
1607  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1608  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1609  */
1610 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1611                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1612 {
1613         int zid;
1614
1615         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1616                 if (!nr_zone_taken[zid])
1617                         continue;
1618
1619                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1620         }
1621
1622 }
1623
1624 /**
1625  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1626  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1627  * and working on them outside the LRU lock.
1628  *
1629  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1630  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1631  *
1632  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1633  *
1634  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1635  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1636  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1637  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1638  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1639  * @lru:        LRU list id for isolating
1640  *
1641  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1642  */
1643 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1644                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1645                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1646                 enum lru_list lru)
1647 {
1648         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1649         unsigned long nr_taken = 0;
1650         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1651         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1652         unsigned long skipped = 0;
1653         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1654         LIST_HEAD(pages_skipped);
1655         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1656
1657         total_scan = 0;
1658         scan = 0;
1659         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1660                 struct page *page;
1661
1662                 page = lru_to_page(src);
1663                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1664
1665                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1666
1667                 nr_pages = compound_nr(page);
1668                 total_scan += nr_pages;
1669
1670                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1671                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1672                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1673                         continue;
1674                 }
1675
1676                 /*
1677                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1678                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1679                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1680                  * pages, triggering a premature OOM.
1681                  *
1682                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1683                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1684                  * only when the page is being freed somewhere else.
1685                  */
1686                 scan += nr_pages;
1687                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1688                 case 0:
1689                         nr_taken += nr_pages;
1690                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1691                         list_move(&page->lru, dst);
1692                         break;
1693
1694                 case -EBUSY:
1695                         /* else it is being freed elsewhere */
1696                         list_move(&page->lru, src);
1697                         continue;
1698
1699                 default:
1700                         BUG();
1701                 }
1702         }
1703
1704         /*
1705          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1706          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1707          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1708          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1709          * system at risk of premature OOM.
1710          */
1711         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1712                 int zid;
1713
1714                 list_splice(&pages_skipped, src);
1715                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1716                         if (!nr_skipped[zid])
1717                                 continue;
1718
1719                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1720                         skipped += nr_skipped[zid];
1721                 }
1722         }
1723         *nr_scanned = total_scan;
1724         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1725                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1726         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1727         return nr_taken;
1728 }
1729
1730 /**
1731  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1732  * @page: page to isolate from its LRU list
1733  *
1734  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1735  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1736  *
1737  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1738  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1739  *
1740  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1741  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1742  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1743  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1744  *
1745  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1746  * found will be decremented.
1747  *
1748  * Restrictions:
1749  *
1750  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1751  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1752  *     without a stable reference).
1753  * (2) the lru_lock must not be held.
1754  * (3) interrupts must be enabled.
1755  */
1756 int isolate_lru_page(struct page *page)
1757 {
1758         int ret = -EBUSY;
1759
1760         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1761         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1762
1763         if (PageLRU(page)) {
1764                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1765                 struct lruvec *lruvec;
1766
1767                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1768                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1769                 if (PageLRU(page)) {
1770                         int lru = page_lru(page);
1771                         get_page(page);
1772                         ClearPageLRU(page);
1773                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1774                         ret = 0;
1775                 }
1776                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1777         }
1778         return ret;
1779 }
1780
1781 /*
1782  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1783  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1784  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1785  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1786  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1787  */
1788 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1789                 struct scan_control *sc)
1790 {
1791         unsigned long inactive, isolated;
1792
1793         if (current_is_kswapd())
1794                 return 0;
1795
1796         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1797                 return 0;
1798
1799         if (file) {
1800                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1801                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1802         } else {
1803                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1804                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1805         }
1806
1807         /*
1808          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1809          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1810          * deadlock.
1811          */
1812         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1813                 inactive >>= 3;
1814
1815         return isolated > inactive;
1816 }
1817
1818 /*
1819  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1820  *
1821  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1822  * processes, from rmap.
1823  *
1824  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1825  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1826  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1827  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1828  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1829  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1830  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1831  *
1832  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1833  * But we had to alter page->flags anyway.
1834  *
1835  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1836  */
1837
1838 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1839                                                      struct list_head *list)
1840 {
1841         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1842         int nr_pages, nr_moved = 0;
1843         LIST_HEAD(pages_to_free);
1844         struct page *page;
1845         enum lru_list lru;
1846
1847         while (!list_empty(list)) {
1848                 page = lru_to_page(list);
1849                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1850                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1851                         list_del(&page->lru);
1852                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1853                         putback_lru_page(page);
1854                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1855                         continue;
1856                 }
1857                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1858
1859                 SetPageLRU(page);
1860                 lru = page_lru(page);
1861
1862                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1863                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1864                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1865
1866                 if (put_page_testzero(page)) {
1867                         __ClearPageLRU(page);
1868                         __ClearPageActive(page);
1869                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1870
1871                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1872                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1873                                 destroy_compound_page(page);
1874                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1875                         } else
1876                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1877                 } else {
1878                         nr_moved += nr_pages;
1879                 }
1880         }
1881
1882         /*
1883          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1884          */
1885         list_splice(&pages_to_free, list);
1886
1887         return nr_moved;
1888 }
1889
1890 /*
1891  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1892  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
1893  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1894  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1895  */
1896 static int current_may_throttle(void)
1897 {
1898         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
1899                 current->backing_dev_info == NULL ||
1900                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1901 }
1902
1903 /*
1904  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1905  * of reclaimed pages
1906  */
1907 static noinline_for_stack unsigned long
1908 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1909                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1910 {
1911         LIST_HEAD(page_list);
1912         unsigned long nr_scanned;
1913         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1914         unsigned long nr_taken;
1915         struct reclaim_stat stat;
1916         int file = is_file_lru(lru);
1917         enum vm_event_item item;
1918         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1919         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1920         bool stalled = false;
1921
1922         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1923                 if (stalled)
1924                         return 0;
1925
1926                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1927                 msleep(100);
1928                 stalled = true;
1929
1930                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1931                 if (fatal_signal_pending(current))
1932                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1933         }
1934
1935         lru_add_drain();
1936
1937         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1938
1939         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1940                                      &nr_scanned, sc, lru);
1941
1942         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1943         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1944
1945         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1946         if (!cgroup_reclaim(sc))
1947                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1948         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1949         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1950
1951         if (nr_taken == 0)
1952                 return 0;
1953
1954         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1955                                 &stat, false);
1956
1957         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1958
1959         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1960         if (!cgroup_reclaim(sc))
1961                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1962         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1963         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
1964         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
1965
1966         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
1967
1968         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1969
1970         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1971
1972         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1973         free_unref_page_list(&page_list);
1974
1975         /*
1976          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1977          * implies that flushers are not doing their job. This can
1978          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1979          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1980          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1981          * dirty pages grows not through writes but through memory
1982          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1983          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1984          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1985          */
1986         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1987                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1988
1989         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1990         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1991         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1992         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1993         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1994         sc->nr.taken += nr_taken;
1995         if (file)
1996                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1997
1998         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1999                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2000         return nr_reclaimed;
2001 }
2002
2003 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2004                                struct lruvec *lruvec,
2005                                struct scan_control *sc,
2006                                enum lru_list lru)
2007 {
2008         unsigned long nr_taken;
2009         unsigned long nr_scanned;
2010         unsigned long vm_flags;
2011         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2012         LIST_HEAD(l_active);
2013         LIST_HEAD(l_inactive);
2014         struct page *page;
2015         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2016         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2017         unsigned nr_rotated = 0;
2018         int file = is_file_lru(lru);
2019         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2020
2021         lru_add_drain();
2022
2023         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2024
2025         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2026                                      &nr_scanned, sc, lru);
2027
2028         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2029         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2030
2031         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2032         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2033
2034         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2035
2036         while (!list_empty(&l_hold)) {
2037                 cond_resched();
2038                 page = lru_to_page(&l_hold);
2039                 list_del(&page->lru);
2040
2041                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2042                         putback_lru_page(page);
2043                         continue;
2044                 }
2045
2046                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2047                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2048                                 if (page_has_private(page))
2049                                         try_to_release_page(page, 0);
2050                                 unlock_page(page);
2051                         }
2052                 }
2053
2054                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2055                                     &vm_flags)) {
2056                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2057                         /*
2058                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2059                          * give them one more trip around the active list. So
2060                          * that executable code get better chances to stay in
2061                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2062                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2063                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2064                          * so we ignore them here.
2065                          */
2066                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2067                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2068                                 continue;
2069                         }
2070                 }
2071
2072                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2073                 SetPageWorkingset(page);
2074                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2075         }
2076
2077         /*
2078          * Move pages back to the lru list.
2079          */
2080         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2081         /*
2082          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2083          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2084          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2085          * get_scan_count.
2086          */
2087         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2088
2089         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2090         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2091         /* Keep all free pages in l_active list */
2092         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2093
2094         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2095         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2096
2097         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2098         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2099
2100         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2101         free_unref_page_list(&l_active);
2102         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2103                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2104 }
2105
2106 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2107 {
2108         int nid = NUMA_NO_NODE;
2109         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2110         LIST_HEAD(node_page_list);
2111         struct reclaim_stat dummy_stat;
2112         struct page *page;
2113         struct scan_control sc = {
2114                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2115                 .priority = DEF_PRIORITY,
2116                 .may_writepage = 1,
2117                 .may_unmap = 1,
2118                 .may_swap = 1,
2119         };
2120
2121         while (!list_empty(page_list)) {
2122                 page = lru_to_page(page_list);
2123                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2124                         nid = page_to_nid(page);
2125                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2126                 }
2127
2128                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2129                         ClearPageActive(page);
2130                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2131                         continue;
2132                 }
2133
2134                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2135                                                 NODE_DATA(nid),
2136                                                 &sc, 0,
2137                                                 &dummy_stat, false);
2138                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2139                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2140                         list_del(&page->lru);
2141                         putback_lru_page(page);
2142                 }
2143
2144                 nid = NUMA_NO_NODE;
2145         }
2146
2147         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2148                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2149                                                 NODE_DATA(nid),
2150                                                 &sc, 0,
2151                                                 &dummy_stat, false);
2152                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2153                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2154                         list_del(&page->lru);
2155                         putback_lru_page(page);
2156                 }
2157         }
2158
2159         return nr_reclaimed;
2160 }
2161
2162 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2163                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2164 {
2165         if (is_active_lru(lru)) {
2166                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2167                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2168                 else
2169                         sc->skipped_deactivate = 1;
2170                 return 0;
2171         }
2172
2173         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2174 }
2175
2176 /*
2177  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2178  * to do too much work.
2179  *
2180  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2181  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2182  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2183  *
2184  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2185  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2186  *
2187  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2188  *
2189  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2190  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2191  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2192  *
2193  * total     target    max
2194  * memory    ratio     inactive
2195  * -------------------------------------
2196  *   10MB       1         5MB
2197  *  100MB       1        50MB
2198  *    1GB       3       250MB
2199  *   10GB      10       0.9GB
2200  *  100GB      31         3GB
2201  *    1TB     101        10GB
2202  *   10TB     320        32GB
2203  */
2204 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2205 {
2206         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2207         unsigned long inactive, active;
2208         unsigned long inactive_ratio;
2209         unsigned long gb;
2210
2211         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2212         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2213
2214         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2215         if (gb)
2216                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2217         else
2218                 inactive_ratio = 1;
2219
2220         return inactive * inactive_ratio < active;
2221 }
2222
2223 enum scan_balance {
2224         SCAN_EQUAL,
2225         SCAN_FRACT,
2226         SCAN_ANON,
2227         SCAN_FILE,
2228 };
2229
2230 /*
2231  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2232  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2233  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2234  * onto the active list instead of evict.
2235  *
2236  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2237  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2238  */
2239 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2240                            unsigned long *nr)
2241 {
2242         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2243         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2244         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2245         u64 fraction[2];
2246         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2247         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2248         unsigned long anon_prio, file_prio;
2249         enum scan_balance scan_balance;
2250         unsigned long anon, file;
2251         unsigned long ap, fp;
2252         enum lru_list lru;
2253
2254         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2255         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2256                 scan_balance = SCAN_FILE;
2257                 goto out;
2258         }
2259
2260         /*
2261          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2262          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2263          * disable swapping for individual groups completely when
2264          * using the memory controller's swap limit feature would be
2265          * too expensive.
2266          */
2267         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2268                 scan_balance = SCAN_FILE;
2269                 goto out;
2270         }
2271
2272         /*
2273          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2274          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2275          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2276          */
2277         if (!sc->priority && swappiness) {
2278                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2279                 goto out;
2280         }
2281
2282         /*
2283          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2284          */
2285         if (sc->file_is_tiny) {
2286                 scan_balance = SCAN_ANON;
2287                 goto out;
2288         }
2289
2290         /*
2291          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2292          * anything from the anonymous working right now.
2293          */
2294         if (sc->cache_trim_mode) {
2295                 scan_balance = SCAN_FILE;
2296                 goto out;
2297         }
2298
2299         scan_balance = SCAN_FRACT;
2300
2301         /*
2302          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2303          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2304          */
2305         anon_prio = swappiness;
2306         file_prio = 200 - anon_prio;
2307
2308         /*
2309          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2310          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2311          * ratios to determine how valuable each cache is.
2312          *
2313          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2314          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2315          * up weighing recent references more than old ones.
2316          *
2317          * anon in [0], file in [1]
2318          */
2319
2320         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2321                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2322         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2323                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2324
2325         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2326         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2327                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2328                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2329         }
2330
2331         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2332                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2333                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2334         }
2335
2336         /*
2337          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2338          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2339          * each list that were recently referenced and in active use.
2340          */
2341         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2342         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2343
2344         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2345         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2346         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2347
2348         fraction[0] = ap;
2349         fraction[1] = fp;
2350         denominator = ap + fp + 1;
2351 out:
2352         for_each_evictable_lru(lru) {
2353                 int file = is_file_lru(lru);
2354                 unsigned long lruvec_size;
2355                 unsigned long scan;
2356                 unsigned long protection;
2357
2358                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2359                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2360                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2361
2362                 if (protection) {
2363                         /*
2364                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2365                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2366                          * setting.
2367                          *
2368                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2369                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2370                          * approach the memory protection threshold, to totally
2371                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2372                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2373                          * also means we simply get no protection at all if we
2374                          * set it too low, which is not ideal.
2375                          *
2376                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2377                          * pressure by how much of the total memory used is
2378                          * within protection thresholds.
2379                          *
2380                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2381                          * we skip over all groups that are within their low
2382                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2383                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2384                          * the best-effort low protection. However, we still
2385                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2386                          * that case instead of simply punishing them all
2387                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2388                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2389                          * again by how much of the total memory used is under
2390                          * hard protection.
2391                          */
2392                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2393
2394                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2395                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2396
2397                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2398                                 cgroup_size;
2399
2400                         /*
2401                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2402                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2403                          * sc->priority further than desirable.
2404                          */
2405                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2406                 } else {
2407                         scan = lruvec_size;
2408                 }
2409
2410                 scan >>= sc->priority;
2411
2412                 /*
2413                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2414                  * scrape out the remaining cache.
2415                  */
2416                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2417                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2418
2419                 switch (scan_balance) {
2420                 case SCAN_EQUAL:
2421                         /* Scan lists relative to size */
2422                         break;
2423                 case SCAN_FRACT:
2424                         /*
2425                          * Scan types proportional to swappiness and
2426                          * their relative recent reclaim efficiency.
2427                          * Make sure we don't miss the last page on
2428                          * the offlined memory cgroups because of a
2429                          * round-off error.
2430                          */
2431                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2432                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2433                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2434                                                   denominator);
2435                         break;
2436                 case SCAN_FILE:
2437                 case SCAN_ANON:
2438                         /* Scan one type exclusively */
2439                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2440                                 scan = 0;
2441                         break;
2442                 default:
2443                         /* Look ma, no brain */
2444                         BUG();
2445                 }
2446
2447                 nr[lru] = scan;
2448         }
2449 }
2450
2451 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2452 {
2453         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2454         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2455         unsigned long nr_to_scan;
2456         enum lru_list lru;
2457         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2458         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2459         struct blk_plug plug;
2460         bool scan_adjusted;
2461
2462         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2463
2464         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2465         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2466
2467         /*
2468          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2469          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2470          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2471          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2472          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2473          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2474          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2475          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2476          * dropped to zero at the first pass.
2477          */
2478         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2479                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2480
2481         blk_start_plug(&plug);
2482         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2483                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2484                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2485                 unsigned long nr_scanned;
2486
2487                 for_each_evictable_lru(lru) {
2488                         if (nr[lru]) {
2489                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2490                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2491
2492                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2493                                                             lruvec, sc);
2494                         }
2495                 }
2496
2497                 cond_resched();
2498
2499                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2500                         continue;
2501
2502                 /*
2503                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2504                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2505                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2506                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2507                  * proportional to the original scan target.
2508                  */
2509                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2510                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2511
2512                 /*
2513                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2514                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2515                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2516                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2517                  */
2518                 if (!nr_file || !nr_anon)
2519                         break;
2520
2521                 if (nr_file > nr_anon) {
2522                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2523                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2524                         lru = LRU_BASE;
2525                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2526                 } else {
2527                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2528                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2529                         lru = LRU_FILE;
2530                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2531                 }
2532
2533                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2534                 nr[lru] = 0;
2535                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2536
2537                 /*
2538                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2539                  * scan target and the percentage scanning already complete
2540                  */
2541                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2542                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2543                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2544                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2545
2546                 lru += LRU_ACTIVE;
2547                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2548                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2549                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2550
2551                 scan_adjusted = true;
2552         }
2553         blk_finish_plug(&plug);
2554         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2555
2556         /*
2557          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2558          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2559          */
2560         if (total_swap_pages && inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2561                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2562                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2563 }
2564
2565 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2566 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2567 {
2568         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2569                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2570                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2571                 return true;
2572
2573         return false;
2574 }
2575
2576 /*
2577  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2578  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2579  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2580  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2581  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2582  */
2583 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2584                                         unsigned long nr_reclaimed,
2585                                         struct scan_control *sc)
2586 {
2587         unsigned long pages_for_compaction;
2588         unsigned long inactive_lru_pages;
2589         int z;
2590
2591         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2592         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2593                 return false;
2594
2595         /*
2596          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2597          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2598          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2599          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2600          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2601          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2602          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2603          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2604          */
2605         if (!nr_reclaimed)
2606                 return false;
2607
2608         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2609         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2610                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2611                 if (!managed_zone(zone))
2612                         continue;
2613
2614                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2615                 case COMPACT_SUCCESS:
2616                 case COMPACT_CONTINUE:
2617                         return false;
2618                 default:
2619                         /* check next zone */
2620                         ;
2621                 }
2622         }
2623
2624         /*
2625          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2626          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2627          */
2628         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2629         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2630         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2631                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2632
2633         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2634 }
2635
2636 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2637 {
2638         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2639         struct mem_cgroup *memcg;
2640
2641         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2642         do {
2643                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2644                 unsigned long reclaimed;
2645                 unsigned long scanned;
2646
2647                 switch (mem_cgroup_protected(target_memcg, memcg)) {
2648                 case MEMCG_PROT_MIN:
2649                         /*
2650                          * Hard protection.
2651                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2652                          */
2653                         continue;
2654                 case MEMCG_PROT_LOW:
2655                         /*
2656                          * Soft protection.
2657                          * Respect the protection only as long as
2658                          * there is an unprotected supply
2659                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2660                          */
2661                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2662                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2663                                 continue;
2664                         }
2665                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2666                         break;
2667                 case MEMCG_PROT_NONE:
2668                         /*
2669                          * All protection thresholds breached. We may
2670                          * still choose to vary the scan pressure
2671                          * applied based on by how much the cgroup in
2672                          * question has exceeded its protection
2673                          * thresholds (see get_scan_count).
2674                          */
2675                         break;
2676                 }
2677
2678                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2679                 scanned = sc->nr_scanned;
2680
2681                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2682
2683                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2684                             sc->priority);
2685
2686                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2687                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2688                            sc->nr_scanned - scanned,
2689                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2690
2691         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2692 }
2693
2694 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2695 {
2696         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2697         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2698         struct lruvec *target_lruvec;
2699         bool reclaimable = false;
2700         unsigned long file;
2701
2702         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2703
2704 again:
2705         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2706
2707         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2708         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2709
2710         /*
2711          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2712          * and file LRU lists.
2713          */
2714         if (!sc->force_deactivate) {
2715                 unsigned long refaults;
2716
2717                 if (inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2718                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2719                 else
2720                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2721
2722                 /*
2723                  * When refaults are being observed, it means a new
2724                  * workingset is being established. Deactivate to get
2725                  * rid of any stale active pages quickly.
2726                  */
2727                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2728                                              WORKINGSET_ACTIVATE);
2729                 if (refaults != target_lruvec->refaults ||
2730                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2731                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2732                 else
2733                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2734         } else
2735                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2736
2737         /*
2738          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2739          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2740          * anonymous pages.
2741          */
2742         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2743         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2744                 sc->cache_trim_mode = 1;
2745         else
2746                 sc->cache_trim_mode = 0;
2747
2748         /*
2749          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2750          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2751          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2752          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2753          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2754          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2755          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2756          */
2757         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2758                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2759                 unsigned long free, anon;
2760                 int z;
2761
2762                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2763                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2764                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2765
2766                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2767                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2768                         if (!managed_zone(zone))
2769                                 continue;
2770
2771                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2772                 }
2773
2774                 /*
2775                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2776                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2777                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2778                  */
2779                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2780
2781                 sc->file_is_tiny =
2782                         file + free <= total_high_wmark &&
2783                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2784                         anon >> sc->priority;
2785         }
2786
2787         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
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                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2824                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2825                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2826
2827                 /*
2828                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2829                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2830                  * implies that pages are cycling through the LRU
2831                  * faster than they are written so also forcibly stall.
2832                  */
2833                 if (sc->nr.immediate)
2834                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2835         }
2836
2837         /*
2838          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
2839          * scanned were backed by a congested BDI and
2840          * wait_iff_congested will stall.
2841          *
2842          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2843          * stalling in wait_iff_congested().
2844          */
2845         if ((current_is_kswapd() ||
2846              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
2847             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2848                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
2849
2850         /*
2851          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2852          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2853          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2854          * the LRU too quickly.
2855          */
2856         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
2857             !sc->hibernation_mode &&
2858             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
2859                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2860
2861         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2862                                     sc))
2863                 goto again;
2864
2865         /*
2866          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2867          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2868          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2869          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2870          */
2871         if (reclaimable)
2872                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2877  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2878  * should reclaim first.
2879  */
2880 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2881 {
2882         unsigned long watermark;
2883         enum compact_result suitable;
2884
2885         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2886         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2887                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2888                 return true;
2889         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2890                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2891                 return false;
2892
2893         /*
2894          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2895          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2896          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2897          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2898          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2899          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2900          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2901          */
2902         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2903
2904         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2905 }
2906
2907 /*
2908  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2909  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2910  * request.
2911  *
2912  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2913  * scan then give up on it.
2914  */
2915 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2916 {
2917         struct zoneref *z;
2918         struct zone *zone;
2919         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2920         unsigned long nr_soft_scanned;
2921         gfp_t orig_mask;
2922         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2923
2924         /*
2925          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2926          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2927          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2928          */
2929         orig_mask = sc->gfp_mask;
2930         if (buffer_heads_over_limit) {
2931                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2932                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2933         }
2934
2935         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2936                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2937                 /*
2938                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2939                  * to global LRU.
2940                  */
2941                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2942                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2943                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2944                                 continue;
2945
2946                         /*
2947                          * If we already have plenty of memory free for
2948                          * compaction in this zone, don't free any more.
2949                          * Even though compaction is invoked for any
2950                          * non-zero order, only frequent costly order
2951                          * reclamation is disruptive enough to become a
2952                          * noticeable problem, like transparent huge
2953                          * page allocations.
2954                          */
2955                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2956                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2957                             compaction_ready(zone, sc)) {
2958                                 sc->compaction_ready = true;
2959                                 continue;
2960                         }
2961
2962                         /*
2963                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2964                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2965                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2966                          * the user prefers lower zones being preserved.
2967                          */
2968                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2969                                 continue;
2970
2971                         /*
2972                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2973                          * and returns the number of reclaimed pages and
2974                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2975                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2976                          */
2977                         nr_soft_scanned = 0;
2978                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2979                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2980                                                 &nr_soft_scanned);
2981                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2982                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2983                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2984                 }
2985
2986                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2987                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2988                         continue;
2989                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2990                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2991         }
2992
2993         /*
2994          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2995          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2996          */
2997         sc->gfp_mask = orig_mask;
2998 }
2999
3000 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3001 {
3002         struct lruvec *target_lruvec;
3003         unsigned long refaults;
3004
3005         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3006         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3007         target_lruvec->refaults = refaults;
3008 }
3009
3010 /*
3011  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3012  *
3013  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3014  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3015  *
3016  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3017  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3018  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3019  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3020  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3021  * work, and the allocation attempt will fail.
3022  *
3023  * returns:     0, if no pages reclaimed
3024  *              else, the number of pages reclaimed
3025  */
3026 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3027                                           struct scan_control *sc)
3028 {
3029         int initial_priority = sc->priority;
3030         pg_data_t *last_pgdat;
3031         struct zoneref *z;
3032         struct zone *zone;
3033 retry:
3034         delayacct_freepages_start();
3035
3036         if (!cgroup_reclaim(sc))
3037                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3038
3039         do {
3040                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3041                                 sc->priority);
3042                 sc->nr_scanned = 0;
3043                 shrink_zones(zonelist, sc);
3044
3045                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3046                         break;
3047
3048                 if (sc->compaction_ready)
3049                         break;
3050
3051                 /*
3052                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3053                  * writepage even in laptop mode.
3054                  */
3055                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3056                         sc->may_writepage = 1;
3057         } while (--sc->priority >= 0);
3058
3059         last_pgdat = NULL;
3060         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3061                                         sc->nodemask) {
3062                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3063                         continue;
3064                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3065
3066                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3067
3068                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3069                         struct lruvec *lruvec;
3070
3071                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3072                                                    zone->zone_pgdat);
3073                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3074                 }
3075         }
3076
3077         delayacct_freepages_end();
3078
3079         if (sc->nr_reclaimed)
3080                 return sc->nr_reclaimed;
3081
3082         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3083         if (sc->compaction_ready)
3084                 return 1;
3085
3086         /*
3087          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3088          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3089          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3090          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3091          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3092          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3093          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3094          */
3095         if (sc->skipped_deactivate) {
3096                 sc->priority = initial_priority;
3097                 sc->force_deactivate = 1;
3098                 sc->skipped_deactivate = 0;
3099                 goto retry;
3100         }
3101
3102         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3103         if (sc->memcg_low_skipped) {
3104                 sc->priority = initial_priority;
3105                 sc->force_deactivate = 0;
3106                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3107                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3108                 goto retry;
3109         }
3110
3111         return 0;
3112 }
3113
3114 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3115 {
3116         struct zone *zone;
3117         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3118         unsigned long free_pages = 0;
3119         int i;
3120         bool wmark_ok;
3121
3122         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3123                 return true;
3124
3125         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3126                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3127                 if (!managed_zone(zone))
3128                         continue;
3129
3130                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3131                         continue;
3132
3133                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3134                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3135         }
3136
3137         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3138         if (!pfmemalloc_reserve)
3139                 return true;
3140
3141         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3142
3143         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3144         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3145                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3146                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3147
3148                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3149         }
3150
3151         return wmark_ok;
3152 }
3153
3154 /*
3155  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3156  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3157  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3158  * when the low watermark is reached.
3159  *
3160  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3161  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3162  */
3163 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3164                                         nodemask_t *nodemask)
3165 {
3166         struct zoneref *z;
3167         struct zone *zone;
3168         pg_data_t *pgdat = NULL;
3169
3170         /*
3171          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3172          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3173          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3174          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3175          * processes to block on log_wait_commit().
3176          */
3177         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3178                 goto out;
3179
3180         /*
3181          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3182          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3183          */
3184         if (fatal_signal_pending(current))
3185                 goto out;
3186
3187         /*
3188          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3189          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3190          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3191          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3192          *
3193          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3194          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3195          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3196          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3197          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3198          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3199          * should make reasonable progress.
3200          */
3201         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3202                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3203                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3204                         continue;
3205
3206                 /* Throttle based on the first usable node */
3207                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3208                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3209                         goto out;
3210                 break;
3211         }
3212
3213         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3214         if (!pgdat)
3215                 goto out;
3216
3217         /* Account for the throttling */
3218         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3219
3220         /*
3221          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3222          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3223          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3224          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3225          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3226          * second before continuing.
3227          */
3228         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3229                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3230                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3231
3232                 goto check_pending;
3233         }
3234
3235         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3236         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3237                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3238
3239 check_pending:
3240         if (fatal_signal_pending(current))
3241                 return true;
3242
3243 out:
3244         return false;
3245 }
3246
3247 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3248                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3249 {
3250         unsigned long nr_reclaimed;
3251         struct scan_control sc = {
3252                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3253                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3254                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3255                 .order = order,
3256                 .nodemask = nodemask,
3257                 .priority = DEF_PRIORITY,
3258                 .may_writepage = !laptop_mode,
3259                 .may_unmap = 1,
3260                 .may_swap = 1,
3261         };
3262
3263         /*
3264          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3265          * Confirm they are large enough for max values.
3266          */
3267         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3268         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3269         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3270
3271         /*
3272          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3273          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3274          * point.
3275          */
3276         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3277                 return 1;
3278
3279         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3280         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3281
3282         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3283
3284         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3285         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3286
3287         return nr_reclaimed;
3288 }
3289
3290 #ifdef CONFIG_MEMCG
3291
3292 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3293 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3294                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3295                                                 pg_data_t *pgdat,
3296                                                 unsigned long *nr_scanned)
3297 {
3298         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3299         struct scan_control sc = {
3300                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3301                 .target_mem_cgroup = memcg,
3302                 .may_writepage = !laptop_mode,
3303                 .may_unmap = 1,
3304                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3305                 .may_swap = !noswap,
3306         };
3307
3308         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3309
3310         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3311                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3312
3313         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3314                                                       sc.gfp_mask);
3315
3316         /*
3317          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3318          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3319          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3320          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3321          * the priority and make it zero.
3322          */
3323         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3324
3325         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3326
3327         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3328
3329         return sc.nr_reclaimed;
3330 }
3331
3332 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3333                                            unsigned long nr_pages,
3334                                            gfp_t gfp_mask,
3335                                            bool may_swap)
3336 {
3337         unsigned long nr_reclaimed;
3338         unsigned long pflags;
3339         unsigned int noreclaim_flag;
3340         struct scan_control sc = {
3341                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3342                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3343                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3344                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3345                 .target_mem_cgroup = memcg,
3346                 .priority = DEF_PRIORITY,
3347                 .may_writepage = !laptop_mode,
3348                 .may_unmap = 1,
3349                 .may_swap = may_swap,
3350         };
3351         /*
3352          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3353          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3354          * the reclaim does not bail out early.
3355          */
3356         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3357
3358         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3359
3360         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3361
3362         psi_memstall_enter(&pflags);
3363         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3364
3365         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3366
3367         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3368         psi_memstall_leave(&pflags);
3369
3370         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3371         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3372
3373         return nr_reclaimed;
3374 }
3375 #endif
3376
3377 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3378                                 struct scan_control *sc)
3379 {
3380         struct mem_cgroup *memcg;
3381         struct lruvec *lruvec;
3382
3383         if (!total_swap_pages)
3384                 return;
3385
3386         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3387         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3388                 return;
3389
3390         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3391         do {
3392                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3393                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3394                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3395                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3396         } while (memcg);
3397 }
3398
3399 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3400 {
3401         int i;
3402         struct zone *zone;
3403
3404         /*
3405          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3406          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3407          * should not be checked at the time time as reclaim would
3408          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3409          * zone is balanced.
3410          */
3411         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3412                 zone = pgdat->node_zones + i;
3413                 if (!managed_zone(zone))
3414                         continue;
3415
3416                 if (zone->watermark_boost)
3417                         return true;
3418         }
3419
3420         return false;
3421 }
3422
3423 /*
3424  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3425  * and highest_zoneidx
3426  */
3427 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3428 {
3429         int i;
3430         unsigned long mark = -1;
3431         struct zone *zone;
3432
3433         /*
3434          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3435          * meet watermarks.
3436          */
3437         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3438                 zone = pgdat->node_zones + i;
3439
3440                 if (!managed_zone(zone))
3441                         continue;
3442
3443                 mark = high_wmark_pages(zone);
3444                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3445                         return true;
3446         }
3447
3448         /*
3449          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3450          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3451          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3452          */
3453         if (mark == -1)
3454                 return true;
3455
3456         return false;
3457 }
3458
3459 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3460 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3461 {
3462         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3463
3464         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3465         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3466         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3471  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3472  *
3473  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3474  */
3475 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3476                                 int highest_zoneidx)
3477 {
3478         /*
3479          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3480          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3481          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3482          * throttled. There is also a potential race if processes get
3483          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3484          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3485          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3486          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3487          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3488          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3489          * that here we are under prepare_to_wait().
3490          */
3491         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3492                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3493
3494         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3495         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3496                 return true;
3497
3498         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3499                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3500                 return true;
3501         }
3502
3503         return false;
3504 }
3505
3506 /*
3507  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3508  * zone that is currently unbalanced.
3509  *
3510  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3511  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3512  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3513  */
3514 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3515                                struct scan_control *sc)
3516 {
3517         struct zone *zone;
3518         int z;
3519
3520         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3521         sc->nr_to_reclaim = 0;
3522         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3523                 zone = pgdat->node_zones + z;
3524                 if (!managed_zone(zone))
3525                         continue;
3526
3527                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3528         }
3529
3530         /*
3531          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3532          * now pressure is applied based on node LRU order.
3533          */
3534         shrink_node(pgdat, sc);
3535
3536         /*
3537          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3538          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3539          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3540          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3541          * can direct reclaim/compact.
3542          */
3543         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3544                 sc->order = 0;
3545
3546         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3547 }
3548
3549 /*
3550  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3551  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3552  * balanced.
3553  *
3554  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3555  *
3556  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3557  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3558  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3559  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3560  * balanced.
3561  */
3562 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3563 {
3564         int i;
3565         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3566         unsigned long nr_soft_scanned;
3567         unsigned long pflags;
3568         unsigned long nr_boost_reclaim;
3569         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3570         bool boosted;
3571         struct zone *zone;
3572         struct scan_control sc = {
3573                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3574                 .order = order,
3575                 .may_unmap = 1,
3576         };
3577
3578         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3579         psi_memstall_enter(&pflags);
3580         __fs_reclaim_acquire();
3581
3582         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3583
3584         /*
3585          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3586          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3587          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3588          */
3589         nr_boost_reclaim = 0;
3590         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3591                 zone = pgdat->node_zones + i;
3592                 if (!managed_zone(zone))
3593                         continue;
3594
3595                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3596                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3597         }
3598         boosted = nr_boost_reclaim;
3599
3600 restart:
3601         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3602         do {
3603                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3604                 bool raise_priority = true;
3605                 bool balanced;
3606                 bool ret;
3607
3608                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
3609
3610                 /*
3611                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3612                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3613                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3614                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3615                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3616                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3617                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3618                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3619                  */
3620                 if (buffer_heads_over_limit) {
3621                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3622                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3623                                 if (!managed_zone(zone))
3624                                         continue;
3625
3626                                 sc.reclaim_idx = i;
3627                                 break;
3628                         }
3629                 }
3630
3631                 /*
3632                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3633                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3634                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3635                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3636                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3637                  */
3638                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
3639                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3640                         nr_boost_reclaim = 0;
3641                         goto restart;
3642                 }
3643
3644                 /*
3645                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3646                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3647                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3648                  */
3649                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3650                         goto out;
3651
3652                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3653                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3654                         raise_priority = false;
3655
3656                 /*
3657                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3658                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3659                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3660                  * reclaim will be aborted.
3661                  */
3662                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3663                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3664
3665                 /*
3666                  * Do some background aging of the anon list, to give
3667                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3668                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3669                  * about consistent aging.
3670                  */
3671                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3672
3673                 /*
3674                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3675                  * even in laptop mode.
3676                  */
3677                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3678                         sc.may_writepage = 1;
3679
3680                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3681                 sc.nr_scanned = 0;
3682                 nr_soft_scanned = 0;
3683                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3684                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3685                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3686
3687                 /*
3688                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3689                  * enough pages are already being scanned that that high
3690                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3691                  */
3692                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3693                         raise_priority = false;
3694
3695                 /*
3696                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3697                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3698                  * able to safely make forward progress. Wake them
3699                  */
3700                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3701                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3702                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3703
3704                 /* Check if kswapd should be suspending */
3705                 __fs_reclaim_release();
3706                 ret = try_to_freeze();
3707                 __fs_reclaim_acquire();
3708                 if (ret || kthread_should_stop())
3709                         break;
3710
3711                 /*
3712                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3713                  * progress in reclaiming pages
3714                  */
3715                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3716                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3717
3718                 /*
3719                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3720                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3721                  * extreme circumstances.
3722                  */
3723                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3724                         break;
3725
3726                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3727                         sc.priority--;
3728         } while (sc.priority >= 1);
3729
3730         if (!sc.nr_reclaimed)
3731                 pgdat->kswapd_failures++;
3732
3733 out:
3734         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3735         if (boosted) {
3736                 unsigned long flags;
3737
3738                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3739                         if (!zone_boosts[i])
3740                                 continue;
3741
3742                         /* Increments are under the zone lock */
3743                         zone = pgdat->node_zones + i;
3744                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3745                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3746                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3747                 }
3748
3749                 /*
3750                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3751                  * pageblocks.
3752                  */
3753                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
3754         }
3755
3756         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3757         __fs_reclaim_release();
3758         psi_memstall_leave(&pflags);
3759         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3760
3761         /*
3762          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3763          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3764          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3765          * remain at the higher level.
3766          */
3767         return sc.order;
3768 }
3769
3770 /*
3771  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
3772  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
3773  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
3774  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
3775  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3776  */
3777 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
3778                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
3779 {
3780         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
3781
3782         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
3783 }
3784
3785 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3786                                 unsigned int highest_zoneidx)
3787 {
3788         long remaining = 0;
3789         DEFINE_WAIT(wait);
3790
3791         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3792                 return;
3793
3794         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3795
3796         /*
3797          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3798          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3799          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3800          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3801          * succeed.
3802          */
3803         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
3804                 /*
3805                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3806                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3807                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3808                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3809                  */
3810                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3811
3812                 /*
3813                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3814                  * allocation of the requested order possible.
3815                  */
3816                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
3817
3818                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3819
3820                 /*
3821                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
3822                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3823                  * the previous request that slept prematurely.
3824                  */
3825                 if (remaining) {
3826                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
3827                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
3828                                                         highest_zoneidx));
3829
3830                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
3831                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3832                 }
3833
3834                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3835                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3836         }
3837
3838         /*
3839          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3840          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3841          */
3842         if (!remaining &&
3843             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
3844                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3845
3846                 /*
3847                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3848                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3849                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3850                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3851                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3852                  * them before going back to sleep.
3853                  */
3854                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3855
3856                 if (!kthread_should_stop())
3857                         schedule();
3858
3859                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3860         } else {
3861                 if (remaining)
3862                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3863                 else
3864                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3865         }
3866         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3867 }
3868
3869 /*
3870  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3871  * from the init process.
3872  *
3873  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3874  * free memory available even if there is no other activity
3875  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3876  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3877  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3878  *
3879  * If there are applications that are active memory-allocators
3880  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3881  */
3882 static int kswapd(void *p)
3883 {
3884         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3885         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
3886         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3887         struct task_struct *tsk = current;
3888         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3889
3890         if (!cpumask_empty(cpumask))
3891                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3892
3893         /*
3894          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3895          * and that if we need more memory we should get access to it
3896          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3897          * never get caught in the normal page freeing logic.
3898          *
3899          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3900          * you need a small amount of memory in order to be able to
3901          * page out something else, and this flag essentially protects
3902          * us from recursively trying to free more memory as we're
3903          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3904          */
3905         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3906         set_freezable();
3907
3908         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
3909         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
3910         for ( ; ; ) {
3911                 bool ret;
3912
3913                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
3914                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
3915                                                         highest_zoneidx);
3916
3917 kswapd_try_sleep:
3918                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3919                                         highest_zoneidx);
3920
3921                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
3922                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
3923                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
3924                                                         highest_zoneidx);
3925                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
3926                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
3927
3928                 ret = try_to_freeze();
3929                 if (kthread_should_stop())
3930                         break;
3931
3932                 /*
3933                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3934                  * after returning from the refrigerator
3935                  */
3936                 if (ret)
3937                         continue;
3938
3939                 /*
3940                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3941                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3942                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3943                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3944                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3945                  * request (alloc_order).
3946                  */
3947                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
3948                                                 alloc_order);
3949                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
3950                                                 highest_zoneidx);
3951                 if (reclaim_order < alloc_order)
3952                         goto kswapd_try_sleep;
3953         }
3954
3955         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3956
3957         return 0;
3958 }
3959
3960 /*
3961  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3962  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3963  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3964  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3965  * needed.
3966  */
3967 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3968                    enum zone_type highest_zoneidx)
3969 {
3970         pg_data_t *pgdat;
3971         enum zone_type curr_idx;
3972
3973         if (!managed_zone(zone))
3974                 return;
3975
3976         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3977                 return;
3978
3979         pgdat = zone->zone_pgdat;
3980         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
3981
3982         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
3983                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
3984
3985         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
3986                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
3987
3988         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3989                 return;
3990
3991         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3992         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3993             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
3994              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
3995                 /*
3996                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3997                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3998                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3999                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4000                  * ratelimit its work.
4001                  */
4002                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4003                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4004                 return;
4005         }
4006
4007         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4008                                       gfp_flags);
4009         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4010 }
4011
4012 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4013 /*
4014  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4015  * freed pages.
4016  *
4017  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4018  * LRU order by reclaiming preferentially
4019  * inactive > active > active referenced > active mapped
4020  */
4021 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4022 {
4023         struct scan_control sc = {
4024                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4025                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4026                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4027                 .priority = DEF_PRIORITY,
4028                 .may_writepage = 1,
4029                 .may_unmap = 1,
4030                 .may_swap = 1,
4031                 .hibernation_mode = 1,
4032         };
4033         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4034         unsigned long nr_reclaimed;
4035         unsigned int noreclaim_flag;
4036
4037         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4038         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4039         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4040
4041         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4042
4043         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4044         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4045         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4046
4047         return nr_reclaimed;
4048 }
4049 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4050
4051 /*
4052  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4053  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4054  */
4055 int kswapd_run(int nid)
4056 {
4057         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4058         int ret = 0;
4059
4060         if (pgdat->kswapd)
4061                 return 0;
4062
4063         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4064         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4065                 /* failure at boot is fatal */
4066                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4067                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4068                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4069                 pgdat->kswapd = NULL;
4070         }
4071         return ret;
4072 }
4073
4074 /*
4075  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4076  * hold mem_hotplug_begin/end().
4077  */
4078 void kswapd_stop(int nid)
4079 {
4080         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4081
4082         if (kswapd) {
4083                 kthread_stop(kswapd);
4084                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4085         }
4086 }
4087
4088 static int __init kswapd_init(void)
4089 {
4090         int nid;
4091
4092         swap_setup();
4093         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4094                 kswapd_run(nid);
4095         return 0;
4096 }
4097
4098 module_init(kswapd_init)
4099
4100 #ifdef CONFIG_NUMA
4101 /*
4102  * Node reclaim mode
4103  *
4104  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4105  * the watermarks.
4106  */
4107 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4108
4109 #define RECLAIM_WRITE (1<<0)    /* Writeout pages during reclaim */
4110 #define RECLAIM_UNMAP (1<<1)    /* Unmap pages during reclaim */
4111
4112 /*
4113  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4114  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4115  * a zone.
4116  */
4117 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4118
4119 /*
4120  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4121  * occur.
4122  */
4123 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4124
4125 /*
4126  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4127  * slab reclaim needs to occur.
4128  */
4129 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4130
4131 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4132 {
4133         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4134         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4135                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4136
4137         /*
4138          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4139          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4140          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4141          */
4142         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4143 }
4144
4145 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4146 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4147 {
4148         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4149         unsigned long delta = 0;
4150
4151         /*
4152          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4153          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4154          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4155          * a better estimate
4156          */
4157         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4158                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4159         else
4160                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4161
4162         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4163         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4164                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4165
4166         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4167         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4168                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4169
4170         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4171 }
4172
4173 /*
4174  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4175  */
4176 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4177 {
4178         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4179         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4180         struct task_struct *p = current;
4181         unsigned int noreclaim_flag;
4182         struct scan_control sc = {
4183                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4184                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4185                 .order = order,
4186                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4187                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4188                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4189                 .may_swap = 1,
4190                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4191         };
4192
4193         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4194                                            sc.gfp_mask);
4195
4196         cond_resched();
4197         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4198         /*
4199          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4200          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4201          * and RECLAIM_UNMAP.
4202          */
4203         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4204         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4205         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4206
4207         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4208                 /*
4209                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4210                  * priorities until we have enough memory freed.
4211                  */
4212                 do {
4213                         shrink_node(pgdat, &sc);
4214                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4215         }
4216
4217         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4218         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4219         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4220         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4221
4222         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4223
4224         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4225 }
4226
4227 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4228 {
4229         int ret;
4230
4231         /*
4232          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4233          * slab pages if we are over the defined limits.
4234          *
4235          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4236          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4237          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4238          * if less than a specified percentage of the node is used by
4239          * unmapped file backed pages.
4240          */
4241         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4242             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4243                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4244
4245         /*
4246          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4247          */
4248         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4249                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4250
4251         /*
4252          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4253          * have associated processors. This will favor the local processor
4254          * over remote processors and spread off node memory allocations
4255          * as wide as possible.
4256          */
4257         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4258                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4259
4260         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4261                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4262
4263         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4264         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4265
4266         if (!ret)
4267                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4268
4269         return ret;
4270 }
4271 #endif
4272
4273 /**
4274  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4275  * appropriate zone lru list
4276  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4277  *
4278  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4279  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4280  * should be only used for lru pages.
4281  */
4282 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4283 {
4284         struct lruvec *lruvec;
4285         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4286         int pgscanned = 0;
4287         int pgrescued = 0;
4288         int i;
4289
4290         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4291                 struct page *page = pvec->pages[i];
4292                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4293
4294                 pgscanned++;
4295                 if (pagepgdat != pgdat) {
4296                         if (pgdat)
4297                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4298                         pgdat = pagepgdat;
4299                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4300                 }
4301                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4302
4303                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4304                         continue;
4305
4306                 if (page_evictable(page)) {
4307                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4308
4309                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4310                         ClearPageUnevictable(page);
4311                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4312                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4313                         pgrescued++;
4314                 }
4315         }
4316
4317         if (pgdat) {
4318                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4319                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4320                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4321         }
4322 }
4323 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
This page took 0.272953 seconds and 4 git commands to generate.