]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
mm: swap: allow storage of all mTHP orders
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar ([email protected]).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for buffer_heads_over_limit */
30 #include <linux/mm_inline.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/rmap.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/compaction.h>
37 #include <linux/notifier.h>
38 #include <linux/delay.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/freezer.h>
41 #include <linux/memcontrol.h>
42 #include <linux/migrate.h>
43 #include <linux/delayacct.h>
44 #include <linux/sysctl.h>
45 #include <linux/memory-tiers.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/pagevec.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51 #include <linux/psi.h>
52 #include <linux/pagewalk.h>
53 #include <linux/shmem_fs.h>
54 #include <linux/ctype.h>
55 #include <linux/debugfs.h>
56 #include <linux/khugepaged.h>
57 #include <linux/rculist_nulls.h>
58 #include <linux/random.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/div64.h>
62
63 #include <linux/swapops.h>
64 #include <linux/balloon_compaction.h>
65 #include <linux/sched/sysctl.h>
66
67 #include "internal.h"
68 #include "swap.h"
69
70 #define CREATE_TRACE_POINTS
71 #include <trace/events/vmscan.h>
72
73 struct scan_control {
74         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
75         unsigned long nr_to_reclaim;
76
77         /*
78          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
79          * are scanned.
80          */
81         nodemask_t      *nodemask;
82
83         /*
84          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
85          * primary target of this reclaim invocation.
86          */
87         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
88
89         /*
90          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
91          */
92         unsigned long   anon_cost;
93         unsigned long   file_cost;
94
95         /* Can active folios be deactivated as part of reclaim? */
96 #define DEACTIVATE_ANON 1
97 #define DEACTIVATE_FILE 2
98         unsigned int may_deactivate:2;
99         unsigned int force_deactivate:1;
100         unsigned int skipped_deactivate:1;
101
102         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
103         unsigned int may_writepage:1;
104
105         /* Can mapped folios be reclaimed? */
106         unsigned int may_unmap:1;
107
108         /* Can folios be swapped as part of reclaim? */
109         unsigned int may_swap:1;
110
111         /* Not allow cache_trim_mode to be turned on as part of reclaim? */
112         unsigned int no_cache_trim_mode:1;
113
114         /* Has cache_trim_mode failed at least once? */
115         unsigned int cache_trim_mode_failed:1;
116
117         /* Proactive reclaim invoked by userspace through memory.reclaim */
118         unsigned int proactive:1;
119
120         /*
121          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
122          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
123          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
124          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
125          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
126          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
127          */
128         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
129         unsigned int memcg_low_skipped:1;
130
131         unsigned int hibernation_mode:1;
132
133         /* One of the zones is ready for compaction */
134         unsigned int compaction_ready:1;
135
136         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
137         unsigned int cache_trim_mode:1;
138
139         /* The file folios on the current node are dangerously low */
140         unsigned int file_is_tiny:1;
141
142         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
143         unsigned int no_demotion:1;
144
145         /* Allocation order */
146         s8 order;
147
148         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
149         s8 priority;
150
151         /* The highest zone to isolate folios for reclaim from */
152         s8 reclaim_idx;
153
154         /* This context's GFP mask */
155         gfp_t gfp_mask;
156
157         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
158         unsigned long nr_scanned;
159
160         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
161         unsigned long nr_reclaimed;
162
163         struct {
164                 unsigned int dirty;
165                 unsigned int unqueued_dirty;
166                 unsigned int congested;
167                 unsigned int writeback;
168                 unsigned int immediate;
169                 unsigned int file_taken;
170                 unsigned int taken;
171         } nr;
172
173         /* for recording the reclaimed slab by now */
174         struct reclaim_state reclaim_state;
175 };
176
177 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
178 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field)                 \
179         do {                                                            \
180                 if ((_folio)->lru.prev != _base) {                      \
181                         struct folio *prev;                             \
182                                                                         \
183                         prev = lru_to_folio(&(_folio->lru));            \
184                         prefetchw(&prev->_field);                       \
185                 }                                                       \
186         } while (0)
187 #else
188 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field) do { } while (0)
189 #endif
190
191 /*
192  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
193  */
194 int vm_swappiness = 60;
195
196 #ifdef CONFIG_MEMCG
197
198 /* Returns true for reclaim through cgroup limits or cgroup interfaces. */
199 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return sc->target_mem_cgroup;
202 }
203
204 /*
205  * Returns true for reclaim on the root cgroup. This is true for direct
206  * allocator reclaim and reclaim through cgroup interfaces on the root cgroup.
207  */
208 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
209 {
210         return !sc->target_mem_cgroup || mem_cgroup_is_root(sc->target_mem_cgroup);
211 }
212
213 /**
214  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
215  * @sc: scan_control in question
216  *
217  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
218  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
219  * shrink_folio_list() is used for throttling instead, which lacks all the
220  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
221  * allocation and configurability.
222  *
223  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
224  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
225  */
226 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
227 {
228         if (!cgroup_reclaim(sc))
229                 return true;
230 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
231         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
232                 return true;
233 #endif
234         return false;
235 }
236 #else
237 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
238 {
239         return false;
240 }
241
242 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return true;
245 }
246
247 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
248 {
249         return true;
250 }
251 #endif
252
253 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
254                                    struct reclaim_state *rs)
255 {
256         /* Check for an overwrite */
257         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
258
259         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
260         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
261
262         task->reclaim_state = rs;
263 }
264
265 /*
266  * flush_reclaim_state(): add pages reclaimed outside of LRU-based reclaim to
267  * scan_control->nr_reclaimed.
268  */
269 static void flush_reclaim_state(struct scan_control *sc)
270 {
271         /*
272          * Currently, reclaim_state->reclaimed includes three types of pages
273          * freed outside of vmscan:
274          * (1) Slab pages.
275          * (2) Clean file pages from pruned inodes (on highmem systems).
276          * (3) XFS freed buffer pages.
277          *
278          * For all of these cases, we cannot universally link the pages to a
279          * single memcg. For example, a memcg-aware shrinker can free one object
280          * charged to the target memcg, causing an entire page to be freed.
281          * If we count the entire page as reclaimed from the memcg, we end up
282          * overestimating the reclaimed amount (potentially under-reclaiming).
283          *
284          * Only count such pages for global reclaim to prevent under-reclaiming
285          * from the target memcg; preventing unnecessary retries during memcg
286          * charging and false positives from proactive reclaim.
287          *
288          * For uncommon cases where the freed pages were actually mostly
289          * charged to the target memcg, we end up underestimating the reclaimed
290          * amount. This should be fine. The freed pages will be uncharged
291          * anyway, even if they are not counted here properly, and we will be
292          * able to make forward progress in charging (which is usually in a
293          * retry loop).
294          *
295          * We can go one step further, and report the uncharged objcg pages in
296          * memcg reclaim, to make reporting more accurate and reduce
297          * underestimation, but it's probably not worth the complexity for now.
298          */
299         if (current->reclaim_state && root_reclaim(sc)) {
300                 sc->nr_reclaimed += current->reclaim_state->reclaimed;
301                 current->reclaim_state->reclaimed = 0;
302         }
303 }
304
305 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
306 {
307         if (!numa_demotion_enabled)
308                 return false;
309         if (sc && sc->no_demotion)
310                 return false;
311         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
312                 return false;
313
314         return true;
315 }
316
317 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
318                                           int nid,
319                                           struct scan_control *sc)
320 {
321         if (memcg == NULL) {
322                 /*
323                  * For non-memcg reclaim, is there
324                  * space in any swap device?
325                  */
326                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
327                         return true;
328         } else {
329                 /* Is the memcg below its swap limit? */
330                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
331                         return true;
332         }
333
334         /*
335          * The page can not be swapped.
336          *
337          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
338          */
339         return can_demote(nid, sc);
340 }
341
342 /*
343  * This misses isolated folios which are not accounted for to save counters.
344  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
345  * not expected that isolated folios will be a dominating factor.
346  */
347 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
348 {
349         unsigned long nr;
350
351         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
352                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
353         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
354                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
355                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
356
357         return nr;
358 }
359
360 /**
361  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
362  * @lruvec: lru vector
363  * @lru: lru to use
364  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
365  */
366 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
367                                      int zone_idx)
368 {
369         unsigned long size = 0;
370         int zid;
371
372         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
373                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
374
375                 if (!managed_zone(zone))
376                         continue;
377
378                 if (!mem_cgroup_disabled())
379                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
380                 else
381                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
382         }
383         return size;
384 }
385
386 static unsigned long drop_slab_node(int nid)
387 {
388         unsigned long freed = 0;
389         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
390
391         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
392         do {
393                 freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
394         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
395
396         return freed;
397 }
398
399 void drop_slab(void)
400 {
401         int nid;
402         int shift = 0;
403         unsigned long freed;
404
405         do {
406                 freed = 0;
407                 for_each_online_node(nid) {
408                         if (fatal_signal_pending(current))
409                                 return;
410
411                         freed += drop_slab_node(nid);
412                 }
413         } while ((freed >> shift++) > 1);
414 }
415
416 static int reclaimer_offset(void)
417 {
418         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
419                         PGDEMOTE_DIRECT - PGDEMOTE_KSWAPD);
420         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
421                         PGDEMOTE_KHUGEPAGED - PGDEMOTE_KSWAPD);
422         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
423                         PGSCAN_DIRECT - PGSCAN_KSWAPD);
424         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
425                         PGSCAN_KHUGEPAGED - PGSCAN_KSWAPD);
426
427         if (current_is_kswapd())
428                 return 0;
429         if (current_is_khugepaged())
430                 return PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD;
431         return PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD;
432 }
433
434 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
435 {
436         /*
437          * A freeable page cache folio is referenced only by the caller
438          * that isolated the folio, the page cache and optional filesystem
439          * private data at folio->private.
440          */
441         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
442                 1 + folio_nr_pages(folio);
443 }
444
445 /*
446  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
447  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
448  * fsync(), msync() or close().
449  *
450  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
451  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
452  * that folio is locked, the mapping is pinned.
453  *
454  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
455  * __GFP_FS.
456  */
457 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
458                                 struct folio *folio, int error)
459 {
460         folio_lock(folio);
461         if (folio_mapping(folio) == mapping)
462                 mapping_set_error(mapping, error);
463         folio_unlock(folio);
464 }
465
466 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
467 {
468         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
469         int i;
470
471         /*
472          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
473          * throttle as the system is likely near OOM.
474          */
475         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
476                 return true;
477
478         /*
479          * If there are a lot of dirty/writeback folios then do not
480          * throttle as throttling will occur when the folios cycle
481          * towards the end of the LRU if still under writeback.
482          */
483         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
484                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
485
486                 if (!managed_zone(zone))
487                         continue;
488
489                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
490                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
491                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
492         }
493         if (2 * write_pending <= reclaimable)
494                 return true;
495
496         return false;
497 }
498
499 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
500 {
501         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
502         long timeout, ret;
503         DEFINE_WAIT(wait);
504
505         /*
506          * Do not throttle user workers, kthreads other than kswapd or
507          * workqueues. They may be required for reclaim to make
508          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
509          */
510         if (!current_is_kswapd() &&
511             current->flags & (PF_USER_WORKER|PF_KTHREAD)) {
512                 cond_resched();
513                 return;
514         }
515
516         /*
517          * These figures are pulled out of thin air.
518          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
519          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
520          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
521          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
522          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
523          * writeback to a slow device to excessive referenced folios at the tail
524          * of the inactive LRU.
525          */
526         switch(reason) {
527         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
528                 timeout = HZ/10;
529
530                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
531                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
532                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
533                 }
534
535                 break;
536         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
537                 fallthrough;
538         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
539                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
540                         cond_resched();
541                         return;
542                 }
543
544                 timeout = 1;
545
546                 break;
547         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
548                 timeout = HZ/50;
549                 break;
550         default:
551                 WARN_ON_ONCE(1);
552                 timeout = HZ;
553                 break;
554         }
555
556         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
557         ret = schedule_timeout(timeout);
558         finish_wait(wqh, &wait);
559
560         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
561                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
562
563         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
564                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
565                                 reason);
566 }
567
568 /*
569  * Account for folios written if tasks are throttled waiting on dirty
570  * folios to clean. If enough folios have been cleaned since throttling
571  * started then wakeup the throttled tasks.
572  */
573 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
574                                                         int nr_throttled)
575 {
576         unsigned long nr_written;
577
578         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
579
580         /*
581          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
582          * be synchronised. However, given that the system is
583          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
584          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
585          * timeout guarantees forward progress.
586          */
587         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
588                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
589
590         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
591                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
592 }
593
594 /* possible outcome of pageout() */
595 typedef enum {
596         /* failed to write folio out, folio is locked */
597         PAGE_KEEP,
598         /* move folio to the active list, folio is locked */
599         PAGE_ACTIVATE,
600         /* folio has been sent to the disk successfully, folio is unlocked */
601         PAGE_SUCCESS,
602         /* folio is clean and locked */
603         PAGE_CLEAN,
604 } pageout_t;
605
606 /*
607  * pageout is called by shrink_folio_list() for each dirty folio.
608  * Calls ->writepage().
609  */
610 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
611                          struct swap_iocb **plug)
612 {
613         /*
614          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
615          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
616          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
617          * stalls if we need to run get_block().  We could test
618          * PagePrivate for that.
619          *
620          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
621          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
622          * will block.
623          *
624          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
625          * block, for some throttling. This happens by accident, because
626          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
627          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
628          */
629         if (!is_page_cache_freeable(folio))
630                 return PAGE_KEEP;
631         if (!mapping) {
632                 /*
633                  * Some data journaling orphaned folios can have
634                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
635                  */
636                 if (folio_test_private(folio)) {
637                         if (try_to_free_buffers(folio)) {
638                                 folio_clear_dirty(folio);
639                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
640                                 return PAGE_CLEAN;
641                         }
642                 }
643                 return PAGE_KEEP;
644         }
645         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
646                 return PAGE_ACTIVATE;
647
648         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
649                 int res;
650                 struct writeback_control wbc = {
651                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
652                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
653                         .range_start = 0,
654                         .range_end = LLONG_MAX,
655                         .for_reclaim = 1,
656                         .swap_plug = plug,
657                 };
658
659                 folio_set_reclaim(folio);
660                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
661                 if (res < 0)
662                         handle_write_error(mapping, folio, res);
663                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
664                         folio_clear_reclaim(folio);
665                         return PAGE_ACTIVATE;
666                 }
667
668                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
669                         /* synchronous write or broken a_ops? */
670                         folio_clear_reclaim(folio);
671                 }
672                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
673                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
674                 return PAGE_SUCCESS;
675         }
676
677         return PAGE_CLEAN;
678 }
679
680 /*
681  * Same as remove_mapping, but if the folio is removed from the mapping, it
682  * gets returned with a refcount of 0.
683  */
684 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
685                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
686 {
687         int refcount;
688         void *shadow = NULL;
689
690         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
691         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
692
693         if (!folio_test_swapcache(folio))
694                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
695         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
696         /*
697          * The non racy check for a busy folio.
698          *
699          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
700          * a ref to the folio, it may be possible that they dirty it then
701          * drop the reference. So if the dirty flag is tested before the
702          * refcount here, then the following race may occur:
703          *
704          * get_user_pages(&page);
705          * [user mapping goes away]
706          * write_to(page);
707          *                              !folio_test_dirty(folio)    [good]
708          * folio_set_dirty(folio);
709          * folio_put(folio);
710          *                              !refcount(folio)   [good, discard it]
711          *
712          * [oops, our write_to data is lost]
713          *
714          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
715          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the folio->flags
716          * load is not satisfied before that of folio->_refcount.
717          *
718          * Note that if the dirty flag is always set via folio_mark_dirty,
719          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
720          */
721         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
722         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
723                 goto cannot_free;
724         /* note: atomic_cmpxchg in folio_ref_freeze provides the smp_rmb */
725         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
726                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
727                 goto cannot_free;
728         }
729
730         if (folio_test_swapcache(folio)) {
731                 swp_entry_t swap = folio->swap;
732
733                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
734                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
735                 __delete_from_swap_cache(folio, swap, shadow);
736                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
737                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
738                 put_swap_folio(folio, swap);
739         } else {
740                 void (*free_folio)(struct folio *);
741
742                 free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
743                 /*
744                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
745                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
746                  *
747                  * But don't store shadows in an address space that is
748                  * already exiting.  This is not just an optimization,
749                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
750                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
751                  * back.
752                  *
753                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
754                  * only page cache folios found in these are zero pages
755                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
756                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
757                  * same address_space.
758                  */
759                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
760                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
761                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
762                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
763                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
764                 if (mapping_shrinkable(mapping))
765                         inode_add_lru(mapping->host);
766                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
767
768                 if (free_folio)
769                         free_folio(folio);
770         }
771
772         return 1;
773
774 cannot_free:
775         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
776         if (!folio_test_swapcache(folio))
777                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
778         return 0;
779 }
780
781 /**
782  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
783  * @mapping: The address space.
784  * @folio: The folio to remove.
785  *
786  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
787  * on it, removal will fail.
788  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
789  * could not be removed.
790  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
791  * hold its lock.
792  */
793 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
794 {
795         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
796                 /*
797                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
798                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
799                  * atomic operation.
800                  */
801                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
802                 return folio_nr_pages(folio);
803         }
804         return 0;
805 }
806
807 /**
808  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
809  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
810  *
811  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
812  * The folio may still be unevictable for other reasons.
813  *
814  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
815  */
816 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
817 {
818         folio_add_lru(folio);
819         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
820 }
821
822 enum folio_references {
823         FOLIOREF_RECLAIM,
824         FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN,
825         FOLIOREF_KEEP,
826         FOLIOREF_ACTIVATE,
827 };
828
829 static enum folio_references folio_check_references(struct folio *folio,
830                                                   struct scan_control *sc)
831 {
832         int referenced_ptes, referenced_folio;
833         unsigned long vm_flags;
834
835         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
836                                            &vm_flags);
837         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
838
839         /*
840          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
841          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
842          */
843         if (vm_flags & VM_LOCKED)
844                 return FOLIOREF_ACTIVATE;
845
846         /* rmap lock contention: rotate */
847         if (referenced_ptes == -1)
848                 return FOLIOREF_KEEP;
849
850         if (referenced_ptes) {
851                 /*
852                  * All mapped folios start out with page table
853                  * references from the instantiating fault, so we need
854                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
855                  * than once.
856                  *
857                  * Mark it and spare it for another trip around the
858                  * inactive list.  Another page table reference will
859                  * lead to its activation.
860                  *
861                  * Note: the mark is set for activated folios as well
862                  * so that recently deactivated but used folios are
863                  * quickly recovered.
864                  */
865                 folio_set_referenced(folio);
866
867                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
868                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
869
870                 /*
871                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
872                  */
873                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio))
874                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
875
876                 return FOLIOREF_KEEP;
877         }
878
879         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
880         if (referenced_folio && folio_is_file_lru(folio))
881                 return FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN;
882
883         return FOLIOREF_RECLAIM;
884 }
885
886 /* Check if a folio is dirty or under writeback */
887 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
888                                        bool *dirty, bool *writeback)
889 {
890         struct address_space *mapping;
891
892         /*
893          * Anonymous folios are not handled by flushers and must be written
894          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them.
895          * MADV_FREE anonymous folios are put into inactive file list too.
896          * They could be mistakenly treated as file lru. So further anon
897          * test is needed.
898          */
899         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
900             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
901                 *dirty = false;
902                 *writeback = false;
903                 return;
904         }
905
906         /* By default assume that the folio flags are accurate */
907         *dirty = folio_test_dirty(folio);
908         *writeback = folio_test_writeback(folio);
909
910         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
911         if (!folio_test_private(folio))
912                 return;
913
914         mapping = folio_mapping(folio);
915         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
916                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(folio, dirty, writeback);
917 }
918
919 static struct folio *alloc_demote_folio(struct folio *src,
920                 unsigned long private)
921 {
922         struct folio *dst;
923         nodemask_t *allowed_mask;
924         struct migration_target_control *mtc;
925
926         mtc = (struct migration_target_control *)private;
927
928         allowed_mask = mtc->nmask;
929         /*
930          * make sure we allocate from the target node first also trying to
931          * demote or reclaim pages from the target node via kswapd if we are
932          * low on free memory on target node. If we don't do this and if
933          * we have free memory on the slower(lower) memtier, we would start
934          * allocating pages from slower(lower) memory tiers without even forcing
935          * a demotion of cold pages from the target memtier. This can result
936          * in the kernel placing hot pages in slower(lower) memory tiers.
937          */
938         mtc->nmask = NULL;
939         mtc->gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
940         dst = alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
941         if (dst)
942                 return dst;
943
944         mtc->gfp_mask &= ~__GFP_THISNODE;
945         mtc->nmask = allowed_mask;
946
947         return alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
948 }
949
950 /*
951  * Take folios on @demote_folios and attempt to demote them to another node.
952  * Folios which are not demoted are left on @demote_folios.
953  */
954 static unsigned int demote_folio_list(struct list_head *demote_folios,
955                                      struct pglist_data *pgdat)
956 {
957         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
958         unsigned int nr_succeeded;
959         nodemask_t allowed_mask;
960
961         struct migration_target_control mtc = {
962                 /*
963                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
964                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
965                  * instead of migrated.
966                  */
967                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) | __GFP_NOWARN |
968                         __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
969                 .nid = target_nid,
970                 .nmask = &allowed_mask,
971                 .reason = MR_DEMOTION,
972         };
973
974         if (list_empty(demote_folios))
975                 return 0;
976
977         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
978                 return 0;
979
980         node_get_allowed_targets(pgdat, &allowed_mask);
981
982         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
983         migrate_pages(demote_folios, alloc_demote_folio, NULL,
984                       (unsigned long)&mtc, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
985                       &nr_succeeded);
986
987         mod_node_page_state(pgdat, PGDEMOTE_KSWAPD + reclaimer_offset(),
988                             nr_succeeded);
989
990         return nr_succeeded;
991 }
992
993 static bool may_enter_fs(struct folio *folio, gfp_t gfp_mask)
994 {
995         if (gfp_mask & __GFP_FS)
996                 return true;
997         if (!folio_test_swapcache(folio) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
998                 return false;
999         /*
1000          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1001          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1002          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1003          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1004          * is safe.
1005          */
1006         return !data_race(folio_swap_flags(folio) & SWP_FS_OPS);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * shrink_folio_list() returns the number of reclaimed pages
1011  */
1012 static unsigned int shrink_folio_list(struct list_head *folio_list,
1013                 struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc,
1014                 struct reclaim_stat *stat, bool ignore_references)
1015 {
1016         struct folio_batch free_folios;
1017         LIST_HEAD(ret_folios);
1018         LIST_HEAD(demote_folios);
1019         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1020         unsigned int pgactivate = 0;
1021         bool do_demote_pass;
1022         struct swap_iocb *plug = NULL;
1023
1024         folio_batch_init(&free_folios);
1025         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1026         cond_resched();
1027         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1028
1029 retry:
1030         while (!list_empty(folio_list)) {
1031                 struct address_space *mapping;
1032                 struct folio *folio;
1033                 enum folio_references references = FOLIOREF_RECLAIM;
1034                 bool dirty, writeback;
1035                 unsigned int nr_pages;
1036
1037                 cond_resched();
1038
1039                 folio = lru_to_folio(folio_list);
1040                 list_del(&folio->lru);
1041
1042                 if (!folio_trylock(folio))
1043                         goto keep;
1044
1045                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1046
1047                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1048
1049                 /* Account the number of base pages */
1050                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1051
1052                 if (unlikely(!folio_evictable(folio)))
1053                         goto activate_locked;
1054
1055                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1056                         goto keep_locked;
1057
1058                 /* folio_update_gen() tried to promote this page? */
1059                 if (lru_gen_enabled() && !ignore_references &&
1060                     folio_mapped(folio) && folio_test_referenced(folio))
1061                         goto keep_locked;
1062
1063                 /*
1064                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1065                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1066                  * folios if the tail of the LRU is all dirty unqueued folios.
1067                  */
1068                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1069                 if (dirty || writeback)
1070                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1071
1072                 if (dirty && !writeback)
1073                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1074
1075                 /*
1076                  * Treat this folio as congested if folios are cycling
1077                  * through the LRU so quickly that the folios marked
1078                  * for immediate reclaim are making it to the end of
1079                  * the LRU a second time.
1080                  */
1081                 if (writeback && folio_test_reclaim(folio))
1082                         stat->nr_congested += nr_pages;
1083
1084                 /*
1085                  * If a folio at the tail of the LRU is under writeback, there
1086                  * are three cases to consider.
1087                  *
1088                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number
1089                  *    of folios under writeback and this folio has both
1090                  *    the writeback and reclaim flags set, then it
1091                  *    indicates that folios are being queued for I/O but
1092                  *    are being recycled through the LRU before the I/O
1093                  *    can complete. Waiting on the folio itself risks an
1094                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback
1095                  *    the folio due to I/O error or disconnected storage
1096                  *    so instead note that the LRU is being scanned too
1097                  *    quickly and the caller can stall after the folio
1098                  *    list has been processed.
1099                  *
1100                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a folio that is
1101                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1102                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1103                  *    not to fs). In this case mark the folio for immediate
1104                  *    reclaim and continue scanning.
1105                  *
1106                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1107                  *    may not have submitted I/O yet. And the loop driver might
1108                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a folio for
1109                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1110                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1111                  *    would probably show more reasons.
1112                  *
1113                  * 3) Legacy memcg encounters a folio that already has the
1114                  *    reclaim flag set. memcg does not have any dirty folio
1115                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1116                  *    folios are in writeback and there is nothing else to
1117                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1118                  *
1119                  * In cases 1) and 2) we activate the folios to get them out of
1120                  * the way while we continue scanning for clean folios on the
1121                  * inactive list and refilling from the active list. The
1122                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1123                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1124                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1125                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1126                  * takes to write them to disk.
1127                  */
1128                 if (folio_test_writeback(folio)) {
1129                         /* Case 1 above */
1130                         if (current_is_kswapd() &&
1131                             folio_test_reclaim(folio) &&
1132                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1133                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1134                                 goto activate_locked;
1135
1136                         /* Case 2 above */
1137                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1138                             !folio_test_reclaim(folio) ||
1139                             !may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask)) {
1140                                 /*
1141                                  * This is slightly racy -
1142                                  * folio_end_writeback() might have
1143                                  * just cleared the reclaim flag, then
1144                                  * setting the reclaim flag here ends up
1145                                  * interpreted as the readahead flag - but
1146                                  * that does not matter enough to care.
1147                                  * What we do want is for this folio to
1148                                  * have the reclaim flag set next time
1149                                  * memcg reclaim reaches the tests above,
1150                                  * so it will then wait for writeback to
1151                                  * avoid OOM; and it's also appropriate
1152                                  * in global reclaim.
1153                                  */
1154                                 folio_set_reclaim(folio);
1155                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1156                                 goto activate_locked;
1157
1158                         /* Case 3 above */
1159                         } else {
1160                                 folio_unlock(folio);
1161                                 folio_wait_writeback(folio);
1162                                 /* then go back and try same folio again */
1163                                 list_add_tail(&folio->lru, folio_list);
1164                                 continue;
1165                         }
1166                 }
1167
1168                 if (!ignore_references)
1169                         references = folio_check_references(folio, sc);
1170
1171                 switch (references) {
1172                 case FOLIOREF_ACTIVATE:
1173                         goto activate_locked;
1174                 case FOLIOREF_KEEP:
1175                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1176                         goto keep_locked;
1177                 case FOLIOREF_RECLAIM:
1178                 case FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN:
1179                         ; /* try to reclaim the folio below */
1180                 }
1181
1182                 /*
1183                  * Before reclaiming the folio, try to relocate
1184                  * its contents to another node.
1185                  */
1186                 if (do_demote_pass &&
1187                     (thp_migration_supported() || !folio_test_large(folio))) {
1188                         list_add(&folio->lru, &demote_folios);
1189                         folio_unlock(folio);
1190                         continue;
1191                 }
1192
1193                 /*
1194                  * Anonymous process memory has backing store?
1195                  * Try to allocate it some swap space here.
1196                  * Lazyfree folio could be freed directly
1197                  */
1198                 if (folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio)) {
1199                         if (!folio_test_swapcache(folio)) {
1200                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1201                                         goto keep_locked;
1202                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1203                                         goto keep_locked;
1204                                 if (folio_test_large(folio)) {
1205                                         /* cannot split folio, skip it */
1206                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1207                                                 goto activate_locked;
1208                                         /*
1209                                          * Split folios without a PMD map right
1210                                          * away. Chances are some or all of the
1211                                          * tail pages can be freed without IO.
1212                                          */
1213                                         if (!folio_entire_mapcount(folio) &&
1214                                             split_folio_to_list(folio,
1215                                                                 folio_list))
1216                                                 goto activate_locked;
1217                                 }
1218                                 if (!add_to_swap(folio)) {
1219                                         if (!folio_test_large(folio))
1220                                                 goto activate_locked_split;
1221                                         /* Fallback to swap normal pages */
1222                                         if (split_folio_to_list(folio,
1223                                                                 folio_list))
1224                                                 goto activate_locked;
1225 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1226                                         count_memcg_folio_events(folio, THP_SWPOUT_FALLBACK, 1);
1227                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1228 #endif
1229                                         if (!add_to_swap(folio))
1230                                                 goto activate_locked_split;
1231                                 }
1232                         }
1233                 } else if (folio_test_swapbacked(folio) &&
1234                            folio_test_large(folio)) {
1235                         /* Split shmem folio */
1236                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1237                                 goto keep_locked;
1238                 }
1239
1240                 /*
1241                  * If the folio was split above, the tail pages will make
1242                  * their own pass through this function and be accounted
1243                  * then.
1244                  */
1245                 if ((nr_pages > 1) && !folio_test_large(folio)) {
1246                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1247                         nr_pages = 1;
1248                 }
1249
1250                 /*
1251                  * The folio is mapped into the page tables of one or more
1252                  * processes. Try to unmap it here.
1253                  */
1254                 if (folio_mapped(folio)) {
1255                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1256                         bool was_swapbacked = folio_test_swapbacked(folio);
1257
1258                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
1259                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1260                         /*
1261                          * Without TTU_SYNC, try_to_unmap will only begin to
1262                          * hold PTL from the first present PTE within a large
1263                          * folio. Some initial PTEs might be skipped due to
1264                          * races with parallel PTE writes in which PTEs can be
1265                          * cleared temporarily before being written new present
1266                          * values. This will lead to a large folio is still
1267                          * mapped while some subpages have been partially
1268                          * unmapped after try_to_unmap; TTU_SYNC helps
1269                          * try_to_unmap acquire PTL from the first PTE,
1270                          * eliminating the influence of temporary PTE values.
1271                          */
1272                         if (folio_test_large(folio) && list_empty(&folio->_deferred_list))
1273                                 flags |= TTU_SYNC;
1274
1275                         try_to_unmap(folio, flags);
1276                         if (folio_mapped(folio)) {
1277                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1278                                 if (!was_swapbacked &&
1279                                     folio_test_swapbacked(folio))
1280                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1281                                 goto activate_locked;
1282                         }
1283                 }
1284
1285                 /*
1286                  * Folio is unmapped now so it cannot be newly pinned anymore.
1287                  * No point in trying to reclaim folio if it is pinned.
1288                  * Furthermore we don't want to reclaim underlying fs metadata
1289                  * if the folio is pinned and thus potentially modified by the
1290                  * pinning process as that may upset the filesystem.
1291                  */
1292                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1293                         goto activate_locked;
1294
1295                 mapping = folio_mapping(folio);
1296                 if (folio_test_dirty(folio)) {
1297                         /*
1298                          * Only kswapd can writeback filesystem folios
1299                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1300                          * injecting inefficient single-folio I/O into
1301                          * flusher writeback as much as possible: only
1302                          * write folios when we've encountered many
1303                          * dirty folios, and when we've already scanned
1304                          * the rest of the LRU for clean folios and see
1305                          * the same dirty folios again (with the reclaim
1306                          * flag set).
1307                          */
1308                         if (folio_is_file_lru(folio) &&
1309                             (!current_is_kswapd() ||
1310                              !folio_test_reclaim(folio) ||
1311                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1312                                 /*
1313                                  * Immediately reclaim when written back.
1314                                  * Similar in principle to folio_deactivate()
1315                                  * except we already have the folio isolated
1316                                  * and know it's dirty
1317                                  */
1318                                 node_stat_mod_folio(folio, NR_VMSCAN_IMMEDIATE,
1319                                                 nr_pages);
1320                                 folio_set_reclaim(folio);
1321
1322                                 goto activate_locked;
1323                         }
1324
1325                         if (references == FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN)
1326                                 goto keep_locked;
1327                         if (!may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask))
1328                                 goto keep_locked;
1329                         if (!sc->may_writepage)
1330                                 goto keep_locked;
1331
1332                         /*
1333                          * Folio is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1334                          * potentially exists to avoid CPU writes after I/O
1335                          * starts and then write it out here.
1336                          */
1337                         try_to_unmap_flush_dirty();
1338                         switch (pageout(folio, mapping, &plug)) {
1339                         case PAGE_KEEP:
1340                                 goto keep_locked;
1341                         case PAGE_ACTIVATE:
1342                                 goto activate_locked;
1343                         case PAGE_SUCCESS:
1344                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1345
1346                                 if (folio_test_writeback(folio))
1347                                         goto keep;
1348                                 if (folio_test_dirty(folio))
1349                                         goto keep;
1350
1351                                 /*
1352                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1353                                  * ahead and try to reclaim the folio.
1354                                  */
1355                                 if (!folio_trylock(folio))
1356                                         goto keep;
1357                                 if (folio_test_dirty(folio) ||
1358                                     folio_test_writeback(folio))
1359                                         goto keep_locked;
1360                                 mapping = folio_mapping(folio);
1361                                 fallthrough;
1362                         case PAGE_CLEAN:
1363                                 ; /* try to free the folio below */
1364                         }
1365                 }
1366
1367                 /*
1368                  * If the folio has buffers, try to free the buffer
1369                  * mappings associated with this folio. If we succeed
1370                  * we try to free the folio as well.
1371                  *
1372                  * We do this even if the folio is dirty.
1373                  * filemap_release_folio() does not perform I/O, but it
1374                  * is possible for a folio to have the dirty flag set,
1375                  * but it is actually clean (all its buffers are clean).
1376                  * This happens if the buffers were written out directly,
1377                  * with submit_bh(). ext3 will do this, as well as
1378                  * the blockdev mapping.  filemap_release_folio() will
1379                  * discover that cleanness and will drop the buffers
1380                  * and mark the folio clean - it can be freed.
1381                  *
1382                  * Rarely, folios can have buffers and no ->mapping.
1383                  * These are the folios which were not successfully
1384                  * invalidated in truncate_cleanup_folio().  We try to
1385                  * drop those buffers here and if that worked, and the
1386                  * folio is no longer mapped into process address space
1387                  * (refcount == 1) it can be freed.  Otherwise, leave
1388                  * the folio on the LRU so it is swappable.
1389                  */
1390                 if (folio_needs_release(folio)) {
1391                         if (!filemap_release_folio(folio, sc->gfp_mask))
1392                                 goto activate_locked;
1393                         if (!mapping && folio_ref_count(folio) == 1) {
1394                                 folio_unlock(folio);
1395                                 if (folio_put_testzero(folio))
1396                                         goto free_it;
1397                                 else {
1398                                         /*
1399                                          * rare race with speculative reference.
1400                                          * the speculative reference will free
1401                                          * this folio shortly, so we may
1402                                          * increment nr_reclaimed here (and
1403                                          * leave it off the LRU).
1404                                          */
1405                                         nr_reclaimed += nr_pages;
1406                                         continue;
1407                                 }
1408                         }
1409                 }
1410
1411                 if (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio)) {
1412                         /* follow __remove_mapping for reference */
1413                         if (!folio_ref_freeze(folio, 1))
1414                                 goto keep_locked;
1415                         /*
1416                          * The folio has only one reference left, which is
1417                          * from the isolation. After the caller puts the
1418                          * folio back on the lru and drops the reference, the
1419                          * folio will be freed anyway. It doesn't matter
1420                          * which lru it goes on. So we don't bother checking
1421                          * the dirty flag here.
1422                          */
1423                         count_vm_events(PGLAZYFREED, nr_pages);
1424                         count_memcg_folio_events(folio, PGLAZYFREED, nr_pages);
1425                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
1426                                                          sc->target_mem_cgroup))
1427                         goto keep_locked;
1428
1429                 folio_unlock(folio);
1430 free_it:
1431                 /*
1432                  * Folio may get swapped out as a whole, need to account
1433                  * all pages in it.
1434                  */
1435                 nr_reclaimed += nr_pages;
1436
1437                 if (folio_test_large(folio) &&
1438                     folio_test_large_rmappable(folio))
1439                         folio_undo_large_rmappable(folio);
1440                 if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1441                         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1442                         try_to_unmap_flush();
1443                         free_unref_folios(&free_folios);
1444                 }
1445                 continue;
1446
1447 activate_locked_split:
1448                 /*
1449                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1450                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1451                  */
1452                 if (nr_pages > 1) {
1453                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1454                         nr_pages = 1;
1455                 }
1456 activate_locked:
1457                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1458                 if (folio_test_swapcache(folio) &&
1459                     (mem_cgroup_swap_full(folio) || folio_test_mlocked(folio)))
1460                         folio_free_swap(folio);
1461                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1462                 if (!folio_test_mlocked(folio)) {
1463                         int type = folio_is_file_lru(folio);
1464                         folio_set_active(folio);
1465                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1466                         count_memcg_folio_events(folio, PGACTIVATE, nr_pages);
1467                 }
1468 keep_locked:
1469                 folio_unlock(folio);
1470 keep:
1471                 list_add(&folio->lru, &ret_folios);
1472                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio) ||
1473                                 folio_test_unevictable(folio), folio);
1474         }
1475         /* 'folio_list' is always empty here */
1476
1477         /* Migrate folios selected for demotion */
1478         nr_reclaimed += demote_folio_list(&demote_folios, pgdat);
1479         /* Folios that could not be demoted are still in @demote_folios */
1480         if (!list_empty(&demote_folios)) {
1481                 /* Folios which weren't demoted go back on @folio_list */
1482                 list_splice_init(&demote_folios, folio_list);
1483
1484                 /*
1485                  * goto retry to reclaim the undemoted folios in folio_list if
1486                  * desired.
1487                  *
1488                  * Reclaiming directly from top tier nodes is not often desired
1489                  * due to it breaking the LRU ordering: in general memory
1490                  * should be reclaimed from lower tier nodes and demoted from
1491                  * top tier nodes.
1492                  *
1493                  * However, disabling reclaim from top tier nodes entirely
1494                  * would cause ooms in edge scenarios where lower tier memory
1495                  * is unreclaimable for whatever reason, eg memory being
1496                  * mlocked or too hot to reclaim. We can disable reclaim
1497                  * from top tier nodes in proactive reclaim though as that is
1498                  * not real memory pressure.
1499                  */
1500                 if (!sc->proactive) {
1501                         do_demote_pass = false;
1502                         goto retry;
1503                 }
1504         }
1505
1506         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1507
1508         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1509         try_to_unmap_flush();
1510         free_unref_folios(&free_folios);
1511
1512         list_splice(&ret_folios, folio_list);
1513         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1514
1515         if (plug)
1516                 swap_write_unplug(plug);
1517         return nr_reclaimed;
1518 }
1519
1520 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1521                                            struct list_head *folio_list)
1522 {
1523         struct scan_control sc = {
1524                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1525                 .may_unmap = 1,
1526         };
1527         struct reclaim_stat stat;
1528         unsigned int nr_reclaimed;
1529         struct folio *folio, *next;
1530         LIST_HEAD(clean_folios);
1531         unsigned int noreclaim_flag;
1532
1533         list_for_each_entry_safe(folio, next, folio_list, lru) {
1534                 if (!folio_test_hugetlb(folio) && folio_is_file_lru(folio) &&
1535                     !folio_test_dirty(folio) && !__folio_test_movable(folio) &&
1536                     !folio_test_unevictable(folio)) {
1537                         folio_clear_active(folio);
1538                         list_move(&folio->lru, &clean_folios);
1539                 }
1540         }
1541
1542         /*
1543          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1544          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1545          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1546          * change in the future.
1547          */
1548         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1549         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&clean_folios, zone->zone_pgdat, &sc,
1550                                         &stat, true);
1551         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1552
1553         list_splice(&clean_folios, folio_list);
1554         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1555                             -(long)nr_reclaimed);
1556         /*
1557          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1558          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1559          * discard so isolated count will be mismatched.
1560          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1561          */
1562         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1563                             stat.nr_lazyfree_fail);
1564         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1565                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1566         return nr_reclaimed;
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1571  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1572  */
1573 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1574                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1575 {
1576         int zid;
1577
1578         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1579                 if (!nr_zone_taken[zid])
1580                         continue;
1581
1582                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1583         }
1584
1585 }
1586
1587 #ifdef CONFIG_CMA
1588 /*
1589  * It is waste of effort to scan and reclaim CMA pages if it is not available
1590  * for current allocation context. Kswapd can not be enrolled as it can not
1591  * distinguish this scenario by using sc->gfp_mask = GFP_KERNEL
1592  */
1593 static bool skip_cma(struct folio *folio, struct scan_control *sc)
1594 {
1595         return !current_is_kswapd() &&
1596                         gfp_migratetype(sc->gfp_mask) != MIGRATE_MOVABLE &&
1597                         folio_migratetype(folio) == MIGRATE_CMA;
1598 }
1599 #else
1600 static bool skip_cma(struct folio *folio, struct scan_control *sc)
1601 {
1602         return false;
1603 }
1604 #endif
1605
1606 /*
1607  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1608  *
1609  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1610  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1611  * and working on them outside the LRU lock.
1612  *
1613  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1614  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1615  *
1616  * Lru_lock must be held before calling this function.
1617  *
1618  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1619  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1620  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1621  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1622  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1623  * @lru:        LRU list id for isolating
1624  *
1625  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1626  */
1627 static unsigned long isolate_lru_folios(unsigned long nr_to_scan,
1628                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1629                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1630                 enum lru_list lru)
1631 {
1632         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1633         unsigned long nr_taken = 0;
1634         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1635         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1636         unsigned long skipped = 0;
1637         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1638         LIST_HEAD(folios_skipped);
1639
1640         total_scan = 0;
1641         scan = 0;
1642         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1643                 struct list_head *move_to = src;
1644                 struct folio *folio;
1645
1646                 folio = lru_to_folio(src);
1647                 prefetchw_prev_lru_folio(folio, src, flags);
1648
1649                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1650                 total_scan += nr_pages;
1651
1652                 if (folio_zonenum(folio) > sc->reclaim_idx ||
1653                                 skip_cma(folio, sc)) {
1654                         nr_skipped[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1655                         move_to = &folios_skipped;
1656                         goto move;
1657                 }
1658
1659                 /*
1660                  * Do not count skipped folios because that makes the function
1661                  * return with no isolated folios if the LRU mostly contains
1662                  * ineligible folios.  This causes the VM to not reclaim any
1663                  * folios, triggering a premature OOM.
1664                  * Account all pages in a folio.
1665                  */
1666                 scan += nr_pages;
1667
1668                 if (!folio_test_lru(folio))
1669                         goto move;
1670                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1671                         goto move;
1672
1673                 /*
1674                  * Be careful not to clear the lru flag until after we're
1675                  * sure the folio is not being freed elsewhere -- the
1676                  * folio release code relies on it.
1677                  */
1678                 if (unlikely(!folio_try_get(folio)))
1679                         goto move;
1680
1681                 if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
1682                         /* Another thread is already isolating this folio */
1683                         folio_put(folio);
1684                         goto move;
1685                 }
1686
1687                 nr_taken += nr_pages;
1688                 nr_zone_taken[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1689                 move_to = dst;
1690 move:
1691                 list_move(&folio->lru, move_to);
1692         }
1693
1694         /*
1695          * Splice any skipped folios to the start of the LRU list. Note that
1696          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1697          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1698          * scanning would soon rescan the same folios to skip and waste lots
1699          * of cpu cycles.
1700          */
1701         if (!list_empty(&folios_skipped)) {
1702                 int zid;
1703
1704                 list_splice(&folios_skipped, src);
1705                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1706                         if (!nr_skipped[zid])
1707                                 continue;
1708
1709                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1710                         skipped += nr_skipped[zid];
1711                 }
1712         }
1713         *nr_scanned = total_scan;
1714         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1715                                     total_scan, skipped, nr_taken, lru);
1716         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1717         return nr_taken;
1718 }
1719
1720 /**
1721  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
1722  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
1723  *
1724  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
1725  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
1726  *
1727  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
1728  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
1729  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
1730  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1731  *
1732  * Context:
1733  *
1734  * (1) Must be called with an elevated refcount on the folio. This is a
1735  *     fundamental difference from isolate_lru_folios() (which is called
1736  *     without a stable reference).
1737  * (2) The lru_lock must not be held.
1738  * (3) Interrupts must be enabled.
1739  *
1740  * Return: true if the folio was removed from an LRU list.
1741  * false if the folio was not on an LRU list.
1742  */
1743 bool folio_isolate_lru(struct folio *folio)
1744 {
1745         bool ret = false;
1746
1747         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
1748
1749         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
1750                 struct lruvec *lruvec;
1751
1752                 folio_get(folio);
1753                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
1754                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
1755                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
1756                 ret = true;
1757         }
1758
1759         return ret;
1760 }
1761
1762 /*
1763  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1764  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1765  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1766  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1767  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1768  */
1769 static bool too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1770                 struct scan_control *sc)
1771 {
1772         unsigned long inactive, isolated;
1773         bool too_many;
1774
1775         if (current_is_kswapd())
1776                 return false;
1777
1778         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1779                 return false;
1780
1781         if (file) {
1782                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1783                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1784         } else {
1785                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1786                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1787         }
1788
1789         /*
1790          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1791          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1792          * deadlock.
1793          */
1794         if (gfp_has_io_fs(sc->gfp_mask))
1795                 inactive >>= 3;
1796
1797         too_many = isolated > inactive;
1798
1799         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
1800         if (!too_many)
1801                 wake_throttle_isolated(pgdat);
1802
1803         return too_many;
1804 }
1805
1806 /*
1807  * move_folios_to_lru() moves folios from private @list to appropriate LRU list.
1808  *
1809  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1810  */
1811 static unsigned int move_folios_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1812                 struct list_head *list)
1813 {
1814         int nr_pages, nr_moved = 0;
1815         struct folio_batch free_folios;
1816
1817         folio_batch_init(&free_folios);
1818         while (!list_empty(list)) {
1819                 struct folio *folio = lru_to_folio(list);
1820
1821                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
1822                 list_del(&folio->lru);
1823                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
1824                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1825                         folio_putback_lru(folio);
1826                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1827                         continue;
1828                 }
1829
1830                 /*
1831                  * The folio_set_lru needs to be kept here for list integrity.
1832                  * Otherwise:
1833                  *   #0 move_folios_to_lru             #1 release_pages
1834                  *   if (!folio_put_testzero())
1835                  *                                    if (folio_put_testzero())
1836                  *                                      !lru //skip lru_lock
1837                  *     folio_set_lru()
1838                  *     list_add(&folio->lru,)
1839                  *                                        list_add(&folio->lru,)
1840                  */
1841                 folio_set_lru(folio);
1842
1843                 if (unlikely(folio_put_testzero(folio))) {
1844                         __folio_clear_lru_flags(folio);
1845
1846                         if (folio_test_large(folio) &&
1847                             folio_test_large_rmappable(folio))
1848                                 folio_undo_large_rmappable(folio);
1849                         if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1850                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1851                                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1852                                 free_unref_folios(&free_folios);
1853                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1854                         }
1855
1856                         continue;
1857                 }
1858
1859                 /*
1860                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
1861                  * inhibits memcg migration).
1862                  */
1863                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_matches_lruvec(folio, lruvec), folio);
1864                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
1865                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1866                 nr_moved += nr_pages;
1867                 if (folio_test_active(folio))
1868                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
1869         }
1870
1871         if (free_folios.nr) {
1872                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1873                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1874                 free_unref_folios(&free_folios);
1875                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1876         }
1877
1878         return nr_moved;
1879 }
1880
1881 /*
1882  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
1883  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
1884  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
1885  */
1886 static int current_may_throttle(void)
1887 {
1888         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
1889 }
1890
1891 /*
1892  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1893  * of reclaimed pages
1894  */
1895 static unsigned long shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan,
1896                 struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
1897                 enum lru_list lru)
1898 {
1899         LIST_HEAD(folio_list);
1900         unsigned long nr_scanned;
1901         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1902         unsigned long nr_taken;
1903         struct reclaim_stat stat;
1904         bool file = is_file_lru(lru);
1905         enum vm_event_item item;
1906         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1907         bool stalled = false;
1908
1909         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1910                 if (stalled)
1911                         return 0;
1912
1913                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1914                 stalled = true;
1915                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
1916
1917                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1918                 if (fatal_signal_pending(current))
1919                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1920         }
1921
1922         lru_add_drain();
1923
1924         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1925
1926         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &folio_list,
1927                                      &nr_scanned, sc, lru);
1928
1929         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1930         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
1931         if (!cgroup_reclaim(sc))
1932                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1933         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1934         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
1935
1936         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1937
1938         if (nr_taken == 0)
1939                 return 0;
1940
1941         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&folio_list, pgdat, sc, &stat, false);
1942
1943         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1944         move_folios_to_lru(lruvec, &folio_list);
1945
1946         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1947         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
1948         if (!cgroup_reclaim(sc))
1949                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1950         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1951         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
1952         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1953
1954         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout, nr_scanned - nr_reclaimed);
1955
1956         /*
1957          * If dirty folios are scanned that are not queued for IO, it
1958          * implies that flushers are not doing their job. This can
1959          * happen when memory pressure pushes dirty folios to the end of
1960          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1961          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1962          * dirty folios grows not through writes but through memory
1963          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1964          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1965          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1966          */
1967         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1968                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1969                 /*
1970                  * For cgroupv1 dirty throttling is achieved by waking up
1971                  * the kernel flusher here and later waiting on folios
1972                  * which are in writeback to finish (see shrink_folio_list()).
1973                  *
1974                  * Flusher may not be able to issue writeback quickly
1975                  * enough for cgroupv1 writeback throttling to work
1976                  * on a large system.
1977                  */
1978                 if (!writeback_throttling_sane(sc))
1979                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
1980         }
1981
1982         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1983         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1984         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1985         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1986         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1987         sc->nr.taken += nr_taken;
1988         if (file)
1989                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1990
1991         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1992                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1993         return nr_reclaimed;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * shrink_active_list() moves folios from the active LRU to the inactive LRU.
1998  *
1999  * We move them the other way if the folio is referenced by one or more
2000  * processes.
2001  *
2002  * If the folios are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2003  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2004  * the folios are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2005  * we should drop lru_lock around each folio.  It's impossible to balance
2006  * this, so instead we remove the folios from the LRU while processing them.
2007  * It is safe to rely on the active flag against the non-LRU folios in here
2008  * because nobody will play with that bit on a non-LRU folio.
2009  *
2010  * The downside is that we have to touch folio->_refcount against each folio.
2011  * But we had to alter folio->flags anyway.
2012  */
2013 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2014                                struct lruvec *lruvec,
2015                                struct scan_control *sc,
2016                                enum lru_list lru)
2017 {
2018         unsigned long nr_taken;
2019         unsigned long nr_scanned;
2020         unsigned long vm_flags;
2021         LIST_HEAD(l_hold);      /* The folios which were snipped off */
2022         LIST_HEAD(l_active);
2023         LIST_HEAD(l_inactive);
2024         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2025         unsigned nr_rotated = 0;
2026         bool file = is_file_lru(lru);
2027         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2028
2029         lru_add_drain();
2030
2031         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2032
2033         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2034                                      &nr_scanned, sc, lru);
2035
2036         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2037
2038         if (!cgroup_reclaim(sc))
2039                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2040         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2041
2042         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2043
2044         while (!list_empty(&l_hold)) {
2045                 struct folio *folio;
2046
2047                 cond_resched();
2048                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2049                 list_del(&folio->lru);
2050
2051                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2052                         folio_putback_lru(folio);
2053                         continue;
2054                 }
2055
2056                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2057                         if (folio_needs_release(folio) &&
2058                             folio_trylock(folio)) {
2059                                 filemap_release_folio(folio, 0);
2060                                 folio_unlock(folio);
2061                         }
2062                 }
2063
2064                 /* Referenced or rmap lock contention: rotate */
2065                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2066                                      &vm_flags) != 0) {
2067                         /*
2068                          * Identify referenced, file-backed active folios and
2069                          * give them one more trip around the active list. So
2070                          * that executable code get better chances to stay in
2071                          * memory under moderate memory pressure.  Anon folios
2072                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2073                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC folios,
2074                          * so we ignore them here.
2075                          */
2076                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio)) {
2077                                 nr_rotated += folio_nr_pages(folio);
2078                                 list_add(&folio->lru, &l_active);
2079                                 continue;
2080                         }
2081                 }
2082
2083                 folio_clear_active(folio);      /* we are de-activating */
2084                 folio_set_workingset(folio);
2085                 list_add(&folio->lru, &l_inactive);
2086         }
2087
2088         /*
2089          * Move folios back to the lru list.
2090          */
2091         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2092
2093         nr_activate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_active);
2094         nr_deactivate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2095
2096         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2097         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2098
2099         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2100         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2101
2102         if (nr_rotated)
2103                 lru_note_cost(lruvec, file, 0, nr_rotated);
2104         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2105                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2106 }
2107
2108 static unsigned int reclaim_folio_list(struct list_head *folio_list,
2109                                       struct pglist_data *pgdat,
2110                                       bool ignore_references)
2111 {
2112         struct reclaim_stat dummy_stat;
2113         unsigned int nr_reclaimed;
2114         struct folio *folio;
2115         struct scan_control sc = {
2116                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2117                 .may_writepage = 1,
2118                 .may_unmap = 1,
2119                 .may_swap = 1,
2120                 .no_demotion = 1,
2121         };
2122
2123         nr_reclaimed = shrink_folio_list(folio_list, pgdat, &sc, &dummy_stat, ignore_references);
2124         while (!list_empty(folio_list)) {
2125                 folio = lru_to_folio(folio_list);
2126                 list_del(&folio->lru);
2127                 folio_putback_lru(folio);
2128         }
2129
2130         return nr_reclaimed;
2131 }
2132
2133 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list, bool ignore_references)
2134 {
2135         int nid;
2136         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2137         LIST_HEAD(node_folio_list);
2138         unsigned int noreclaim_flag;
2139
2140         if (list_empty(folio_list))
2141                 return nr_reclaimed;
2142
2143         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2144
2145         nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2146         do {
2147                 struct folio *folio = lru_to_folio(folio_list);
2148
2149                 if (nid == folio_nid(folio)) {
2150                         folio_clear_active(folio);
2151                         list_move(&folio->lru, &node_folio_list);
2152                         continue;
2153                 }
2154
2155                 nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid),
2156                                                    ignore_references);
2157                 nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2158         } while (!list_empty(folio_list));
2159
2160         nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid), ignore_references);
2161
2162         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2163
2164         return nr_reclaimed;
2165 }
2166
2167 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2168                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2169 {
2170         if (is_active_lru(lru)) {
2171                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2172                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2173                 else
2174                         sc->skipped_deactivate = 1;
2175                 return 0;
2176         }
2177
2178         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2179 }
2180
2181 /*
2182  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2183  * to do too much work.
2184  *
2185  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2186  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2187  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2188  *
2189  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2190  * folio has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2191  *
2192  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2193  *
2194  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE folios
2195  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2196  * of 3 means 3:1 or 25% of the folios are kept on the inactive list.
2197  *
2198  * total     target    max
2199  * memory    ratio     inactive
2200  * -------------------------------------
2201  *   10MB       1         5MB
2202  *  100MB       1        50MB
2203  *    1GB       3       250MB
2204  *   10GB      10       0.9GB
2205  *  100GB      31         3GB
2206  *    1TB     101        10GB
2207  *   10TB     320        32GB
2208  */
2209 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2210 {
2211         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2212         unsigned long inactive, active;
2213         unsigned long inactive_ratio;
2214         unsigned long gb;
2215
2216         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2217         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2218
2219         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2220         if (gb)
2221                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2222         else
2223                 inactive_ratio = 1;
2224
2225         return inactive * inactive_ratio < active;
2226 }
2227
2228 enum scan_balance {
2229         SCAN_EQUAL,
2230         SCAN_FRACT,
2231         SCAN_ANON,
2232         SCAN_FILE,
2233 };
2234
2235 static void prepare_scan_control(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2236 {
2237         unsigned long file;
2238         struct lruvec *target_lruvec;
2239
2240         if (lru_gen_enabled())
2241                 return;
2242
2243         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2244
2245         /*
2246          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
2247          * lruvec stats for heuristics.
2248          */
2249         mem_cgroup_flush_stats(sc->target_mem_cgroup);
2250
2251         /*
2252          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2253          */
2254         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2255         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2256         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2257         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2258
2259         /*
2260          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2261          * and file LRU lists.
2262          */
2263         if (!sc->force_deactivate) {
2264                 unsigned long refaults;
2265
2266                 /*
2267                  * When refaults are being observed, it means a new
2268                  * workingset is being established. Deactivate to get
2269                  * rid of any stale active pages quickly.
2270                  */
2271                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2272                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2273                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] ||
2274                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2275                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2276                 else
2277                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2278
2279                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2280                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2281                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] ||
2282                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2283                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2284                 else
2285                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2286         } else
2287                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2288
2289         /*
2290          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2291          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2292          * anonymous pages.
2293          */
2294         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2295         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE) &&
2296             !sc->no_cache_trim_mode)
2297                 sc->cache_trim_mode = 1;
2298         else
2299                 sc->cache_trim_mode = 0;
2300
2301         /*
2302          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2303          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2304          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2305          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2306          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2307          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2308          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2309          */
2310         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2311                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2312                 unsigned long free, anon;
2313                 int z;
2314
2315                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2316                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2317                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2318
2319                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2320                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2321
2322                         if (!managed_zone(zone))
2323                                 continue;
2324
2325                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2326                 }
2327
2328                 /*
2329                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2330                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2331                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2332                  */
2333                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2334
2335                 sc->file_is_tiny =
2336                         file + free <= total_high_wmark &&
2337                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2338                         anon >> sc->priority;
2339         }
2340 }
2341
2342 /*
2343  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2344  * scanned.
2345  *
2346  * nr[0] = anon inactive folios to scan; nr[1] = anon active folios to scan
2347  * nr[2] = file inactive folios to scan; nr[3] = file active folios to scan
2348  */
2349 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2350                            unsigned long *nr)
2351 {
2352         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2353         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2354         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2355         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2356         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2357         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2358         enum scan_balance scan_balance;
2359         unsigned long ap, fp;
2360         enum lru_list lru;
2361
2362         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon folios. */
2363         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2364                 scan_balance = SCAN_FILE;
2365                 goto out;
2366         }
2367
2368         /*
2369          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2370          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2371          * disable swapping for individual groups completely when
2372          * using the memory controller's swap limit feature would be
2373          * too expensive.
2374          */
2375         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2376                 scan_balance = SCAN_FILE;
2377                 goto out;
2378         }
2379
2380         /*
2381          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2382          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2383          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2384          */
2385         if (!sc->priority && swappiness) {
2386                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2387                 goto out;
2388         }
2389
2390         /*
2391          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2392          */
2393         if (sc->file_is_tiny) {
2394                 scan_balance = SCAN_ANON;
2395                 goto out;
2396         }
2397
2398         /*
2399          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2400          * anything from the anonymous working right now.
2401          */
2402         if (sc->cache_trim_mode) {
2403                 scan_balance = SCAN_FILE;
2404                 goto out;
2405         }
2406
2407         scan_balance = SCAN_FRACT;
2408         /*
2409          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2410          *
2411          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2412          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2413          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2414          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2415          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2416          *
2417          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2418          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2419          * applied, before swappiness.
2420          *
2421          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2422          */
2423         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2424         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2425         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2426         total_cost = anon_cost + file_cost;
2427
2428         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2429         ap /= anon_cost + 1;
2430
2431         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2432         fp /= file_cost + 1;
2433
2434         fraction[0] = ap;
2435         fraction[1] = fp;
2436         denominator = ap + fp;
2437 out:
2438         for_each_evictable_lru(lru) {
2439                 bool file = is_file_lru(lru);
2440                 unsigned long lruvec_size;
2441                 unsigned long low, min;
2442                 unsigned long scan;
2443
2444                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2445                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2446                                       &min, &low);
2447
2448                 if (min || low) {
2449                         /*
2450                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2451                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2452                          * setting.
2453                          *
2454                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2455                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2456                          * approach the memory protection threshold, to totally
2457                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2458                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2459                          * also means we simply get no protection at all if we
2460                          * set it too low, which is not ideal.
2461                          *
2462                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2463                          * pressure by how much of the total memory used is
2464                          * within protection thresholds.
2465                          *
2466                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2467                          * we skip over all groups that are within their low
2468                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2469                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2470                          * the best-effort low protection. However, we still
2471                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2472                          * that case instead of simply punishing them all
2473                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2474                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2475                          * again by how much of the total memory used is under
2476                          * hard protection.
2477                          */
2478                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2479                         unsigned long protection;
2480
2481                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2482                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2483                                 protection = low;
2484                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2485                         } else {
2486                                 protection = min;
2487                         }
2488
2489                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2490                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2491
2492                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2493                                 (cgroup_size + 1);
2494
2495                         /*
2496                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2497                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2498                          * sc->priority further than desirable.
2499                          */
2500                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2501                 } else {
2502                         scan = lruvec_size;
2503                 }
2504
2505                 scan >>= sc->priority;
2506
2507                 /*
2508                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2509                  * scrape out the remaining cache.
2510                  */
2511                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2512                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2513
2514                 switch (scan_balance) {
2515                 case SCAN_EQUAL:
2516                         /* Scan lists relative to size */
2517                         break;
2518                 case SCAN_FRACT:
2519                         /*
2520                          * Scan types proportional to swappiness and
2521                          * their relative recent reclaim efficiency.
2522                          * Make sure we don't miss the last page on
2523                          * the offlined memory cgroups because of a
2524                          * round-off error.
2525                          */
2526                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2527                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2528                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2529                                                   denominator);
2530                         break;
2531                 case SCAN_FILE:
2532                 case SCAN_ANON:
2533                         /* Scan one type exclusively */
2534                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2535                                 scan = 0;
2536                         break;
2537                 default:
2538                         /* Look ma, no brain */
2539                         BUG();
2540                 }
2541
2542                 nr[lru] = scan;
2543         }
2544 }
2545
2546 /*
2547  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2548  * ultimately no way to reclaim the memory.
2549  */
2550 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2551                                struct scan_control *sc)
2552 {
2553         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2554         if (total_swap_pages > 0)
2555                 return true;
2556
2557         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2558         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2559 }
2560
2561 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
2562
2563 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
2564 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_TRUE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2565 #define get_cap(cap)    static_branch_likely(&lru_gen_caps[cap])
2566 #else
2567 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_FALSE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2568 #define get_cap(cap)    static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[cap])
2569 #endif
2570
2571 static bool should_walk_mmu(void)
2572 {
2573         return arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK);
2574 }
2575
2576 static bool should_clear_pmd_young(void)
2577 {
2578         return arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() && get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
2579 }
2580
2581 /******************************************************************************
2582  *                          shorthand helpers
2583  ******************************************************************************/
2584
2585 #define LRU_REFS_FLAGS  (BIT(PG_referenced) | BIT(PG_workingset))
2586
2587 #define DEFINE_MAX_SEQ(lruvec)                                          \
2588         unsigned long max_seq = READ_ONCE((lruvec)->lrugen.max_seq)
2589
2590 #define DEFINE_MIN_SEQ(lruvec)                                          \
2591         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE] = {                        \
2592                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_ANON]),      \
2593                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_FILE]),      \
2594         }
2595
2596 #define for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)                         \
2597         for ((gen) = 0; (gen) < MAX_NR_GENS; (gen)++)                   \
2598                 for ((type) = 0; (type) < ANON_AND_FILE; (type)++)      \
2599                         for ((zone) = 0; (zone) < MAX_NR_ZONES; (zone)++)
2600
2601 #define get_memcg_gen(seq)      ((seq) % MEMCG_NR_GENS)
2602 #define get_memcg_bin(bin)      ((bin) % MEMCG_NR_BINS)
2603
2604 static struct lruvec *get_lruvec(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
2605 {
2606         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
2607
2608 #ifdef CONFIG_MEMCG
2609         if (memcg) {
2610                 struct lruvec *lruvec = &memcg->nodeinfo[nid]->lruvec;
2611
2612                 /* see the comment in mem_cgroup_lruvec() */
2613                 if (!lruvec->pgdat)
2614                         lruvec->pgdat = pgdat;
2615
2616                 return lruvec;
2617         }
2618 #endif
2619         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2620
2621         return &pgdat->__lruvec;
2622 }
2623
2624 static int get_swappiness(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2625 {
2626         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2627         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2628
2629         if (!sc->may_swap)
2630                 return 0;
2631
2632         if (!can_demote(pgdat->node_id, sc) &&
2633             mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) < MIN_LRU_BATCH)
2634                 return 0;
2635
2636         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
2637 }
2638
2639 static int get_nr_gens(struct lruvec *lruvec, int type)
2640 {
2641         return lruvec->lrugen.max_seq - lruvec->lrugen.min_seq[type] + 1;
2642 }
2643
2644 static bool __maybe_unused seq_is_valid(struct lruvec *lruvec)
2645 {
2646         /* see the comment on lru_gen_folio */
2647         return get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) >= MIN_NR_GENS &&
2648                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) <= get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) &&
2649                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) <= MAX_NR_GENS;
2650 }
2651
2652 /******************************************************************************
2653  *                          Bloom filters
2654  ******************************************************************************/
2655
2656 /*
2657  * Bloom filters with m=1<<15, k=2 and the false positive rates of ~1/5 when
2658  * n=10,000 and ~1/2 when n=20,000, where, conventionally, m is the number of
2659  * bits in a bitmap, k is the number of hash functions and n is the number of
2660  * inserted items.
2661  *
2662  * Page table walkers use one of the two filters to reduce their search space.
2663  * To get rid of non-leaf entries that no longer have enough leaf entries, the
2664  * aging uses the double-buffering technique to flip to the other filter each
2665  * time it produces a new generation. For non-leaf entries that have enough
2666  * leaf entries, the aging carries them over to the next generation in
2667  * walk_pmd_range(); the eviction also report them when walking the rmap
2668  * in lru_gen_look_around().
2669  *
2670  * For future optimizations:
2671  * 1. It's not necessary to keep both filters all the time. The spare one can be
2672  *    freed after the RCU grace period and reallocated if needed again.
2673  * 2. And when reallocating, it's worth scaling its size according to the number
2674  *    of inserted entries in the other filter, to reduce the memory overhead on
2675  *    small systems and false positives on large systems.
2676  * 3. Jenkins' hash function is an alternative to Knuth's.
2677  */
2678 #define BLOOM_FILTER_SHIFT      15
2679
2680 static inline int filter_gen_from_seq(unsigned long seq)
2681 {
2682         return seq % NR_BLOOM_FILTERS;
2683 }
2684
2685 static void get_item_key(void *item, int *key)
2686 {
2687         u32 hash = hash_ptr(item, BLOOM_FILTER_SHIFT * 2);
2688
2689         BUILD_BUG_ON(BLOOM_FILTER_SHIFT * 2 > BITS_PER_TYPE(u32));
2690
2691         key[0] = hash & (BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT) - 1);
2692         key[1] = hash >> BLOOM_FILTER_SHIFT;
2693 }
2694
2695 static bool test_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2696                               void *item)
2697 {
2698         int key[2];
2699         unsigned long *filter;
2700         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2701
2702         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2703         if (!filter)
2704                 return true;
2705
2706         get_item_key(item, key);
2707
2708         return test_bit(key[0], filter) && test_bit(key[1], filter);
2709 }
2710
2711 static void update_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2712                                 void *item)
2713 {
2714         int key[2];
2715         unsigned long *filter;
2716         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2717
2718         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2719         if (!filter)
2720                 return;
2721
2722         get_item_key(item, key);
2723
2724         if (!test_bit(key[0], filter))
2725                 set_bit(key[0], filter);
2726         if (!test_bit(key[1], filter))
2727                 set_bit(key[1], filter);
2728 }
2729
2730 static void reset_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq)
2731 {
2732         unsigned long *filter;
2733         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2734
2735         filter = mm_state->filters[gen];
2736         if (filter) {
2737                 bitmap_clear(filter, 0, BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT));
2738                 return;
2739         }
2740
2741         filter = bitmap_zalloc(BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT),
2742                                __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
2743         WRITE_ONCE(mm_state->filters[gen], filter);
2744 }
2745
2746 /******************************************************************************
2747  *                          mm_struct list
2748  ******************************************************************************/
2749
2750 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU
2751
2752 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2753 {
2754         static struct lru_gen_mm_list mm_list = {
2755                 .fifo = LIST_HEAD_INIT(mm_list.fifo),
2756                 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mm_list.lock),
2757         };
2758
2759 #ifdef CONFIG_MEMCG
2760         if (memcg)
2761                 return &memcg->mm_list;
2762 #endif
2763         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2764
2765         return &mm_list;
2766 }
2767
2768 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2769 {
2770         return &lruvec->mm_state;
2771 }
2772
2773 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2774 {
2775         int key;
2776         struct mm_struct *mm;
2777         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
2778         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
2779
2780         mm = list_entry(mm_state->head, struct mm_struct, lru_gen.list);
2781         key = pgdat->node_id % BITS_PER_TYPE(mm->lru_gen.bitmap);
2782
2783         if (!walk->force_scan && !test_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap))
2784                 return NULL;
2785
2786         clear_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap);
2787
2788         return mmget_not_zero(mm) ? mm : NULL;
2789 }
2790
2791 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
2792 {
2793         int nid;
2794         struct mem_cgroup *memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
2795         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2796
2797         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mm->lru_gen.list));
2798 #ifdef CONFIG_MEMCG
2799         VM_WARN_ON_ONCE(mm->lru_gen.memcg);
2800         mm->lru_gen.memcg = memcg;
2801 #endif
2802         spin_lock(&mm_list->lock);
2803
2804         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2805                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2806                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2807
2808                 /* the first addition since the last iteration */
2809                 if (mm_state->tail == &mm_list->fifo)
2810                         mm_state->tail = &mm->lru_gen.list;
2811         }
2812
2813         list_add_tail(&mm->lru_gen.list, &mm_list->fifo);
2814
2815         spin_unlock(&mm_list->lock);
2816 }
2817
2818 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
2819 {
2820         int nid;
2821         struct lru_gen_mm_list *mm_list;
2822         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2823
2824         if (list_empty(&mm->lru_gen.list))
2825                 return;
2826
2827 #ifdef CONFIG_MEMCG
2828         memcg = mm->lru_gen.memcg;
2829 #endif
2830         mm_list = get_mm_list(memcg);
2831
2832         spin_lock(&mm_list->lock);
2833
2834         for_each_node(nid) {
2835                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2836                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2837
2838                 /* where the current iteration continues after */
2839                 if (mm_state->head == &mm->lru_gen.list)
2840                         mm_state->head = mm_state->head->prev;
2841
2842                 /* where the last iteration ended before */
2843                 if (mm_state->tail == &mm->lru_gen.list)
2844                         mm_state->tail = mm_state->tail->next;
2845         }
2846
2847         list_del_init(&mm->lru_gen.list);
2848
2849         spin_unlock(&mm_list->lock);
2850
2851 #ifdef CONFIG_MEMCG
2852         mem_cgroup_put(mm->lru_gen.memcg);
2853         mm->lru_gen.memcg = NULL;
2854 #endif
2855 }
2856
2857 #ifdef CONFIG_MEMCG
2858 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
2859 {
2860         struct mem_cgroup *memcg;
2861         struct task_struct *task = rcu_dereference_protected(mm->owner, true);
2862
2863         VM_WARN_ON_ONCE(task->mm != mm);
2864         lockdep_assert_held(&task->alloc_lock);
2865
2866         /* for mm_update_next_owner() */
2867         if (mem_cgroup_disabled())
2868                 return;
2869
2870         /* migration can happen before addition */
2871         if (!mm->lru_gen.memcg)
2872                 return;
2873
2874         rcu_read_lock();
2875         memcg = mem_cgroup_from_task(task);
2876         rcu_read_unlock();
2877         if (memcg == mm->lru_gen.memcg)
2878                 return;
2879
2880         VM_WARN_ON_ONCE(list_empty(&mm->lru_gen.list));
2881
2882         lru_gen_del_mm(mm);
2883         lru_gen_add_mm(mm);
2884 }
2885 #endif
2886
2887 #else /* !CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU */
2888
2889 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2890 {
2891         return NULL;
2892 }
2893
2894 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2895 {
2896         return NULL;
2897 }
2898
2899 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2900 {
2901         return NULL;
2902 }
2903
2904 #endif
2905
2906 static void reset_mm_stats(struct lru_gen_mm_walk *walk, bool last)
2907 {
2908         int i;
2909         int hist;
2910         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2911         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2912
2913         lockdep_assert_held(&get_mm_list(lruvec_memcg(lruvec))->lock);
2914
2915         hist = lru_hist_from_seq(walk->seq);
2916
2917         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
2918                 WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i],
2919                            mm_state->stats[hist][i] + walk->mm_stats[i]);
2920                 walk->mm_stats[i] = 0;
2921         }
2922
2923         if (NR_HIST_GENS > 1 && last) {
2924                 hist = lru_hist_from_seq(walk->seq + 1);
2925
2926                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++)
2927                         WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i], 0);
2928         }
2929 }
2930
2931 static bool iterate_mm_list(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct mm_struct **iter)
2932 {
2933         bool first = false;
2934         bool last = false;
2935         struct mm_struct *mm = NULL;
2936         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2937         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2938         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2939         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2940
2941         /*
2942          * mm_state->seq is incremented after each iteration of mm_list. There
2943          * are three interesting cases for this page table walker:
2944          * 1. It tries to start a new iteration with a stale max_seq: there is
2945          *    nothing left to do.
2946          * 2. It started the next iteration: it needs to reset the Bloom filter
2947          *    so that a fresh set of PTE tables can be recorded.
2948          * 3. It ended the current iteration: it needs to reset the mm stats
2949          *    counters and tell its caller to increment max_seq.
2950          */
2951         spin_lock(&mm_list->lock);
2952
2953         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < walk->seq);
2954
2955         if (walk->seq <= mm_state->seq)
2956                 goto done;
2957
2958         if (!mm_state->head)
2959                 mm_state->head = &mm_list->fifo;
2960
2961         if (mm_state->head == &mm_list->fifo)
2962                 first = true;
2963
2964         do {
2965                 mm_state->head = mm_state->head->next;
2966                 if (mm_state->head == &mm_list->fifo) {
2967                         WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
2968                         last = true;
2969                         break;
2970                 }
2971
2972                 /* force scan for those added after the last iteration */
2973                 if (!mm_state->tail || mm_state->tail == mm_state->head) {
2974                         mm_state->tail = mm_state->head->next;
2975                         walk->force_scan = true;
2976                 }
2977         } while (!(mm = get_next_mm(walk)));
2978 done:
2979         if (*iter || last)
2980                 reset_mm_stats(walk, last);
2981
2982         spin_unlock(&mm_list->lock);
2983
2984         if (mm && first)
2985                 reset_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1);
2986
2987         if (*iter)
2988                 mmput_async(*iter);
2989
2990         *iter = mm;
2991
2992         return last;
2993 }
2994
2995 static bool iterate_mm_list_nowalk(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq)
2996 {
2997         bool success = false;
2998         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2999         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3000         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3001
3002         spin_lock(&mm_list->lock);
3003
3004         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < seq);
3005
3006         if (seq > mm_state->seq) {
3007                 mm_state->head = NULL;
3008                 mm_state->tail = NULL;
3009                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3010                 success = true;
3011         }
3012
3013         spin_unlock(&mm_list->lock);
3014
3015         return success;
3016 }
3017
3018 /******************************************************************************
3019  *                          PID controller
3020  ******************************************************************************/
3021
3022 /*
3023  * A feedback loop based on Proportional-Integral-Derivative (PID) controller.
3024  *
3025  * The P term is refaulted/(evicted+protected) from a tier in the generation
3026  * currently being evicted; the I term is the exponential moving average of the
3027  * P term over the generations previously evicted, using the smoothing factor
3028  * 1/2; the D term isn't supported.
3029  *
3030  * The setpoint (SP) is always the first tier of one type; the process variable
3031  * (PV) is either any tier of the other type or any other tier of the same
3032  * type.
3033  *
3034  * The error is the difference between the SP and the PV; the correction is to
3035  * turn off protection when SP>PV or turn on protection when SP<PV.
3036  *
3037  * For future optimizations:
3038  * 1. The D term may discount the other two terms over time so that long-lived
3039  *    generations can resist stale information.
3040  */
3041 struct ctrl_pos {
3042         unsigned long refaulted;
3043         unsigned long total;
3044         int gain;
3045 };
3046
3047 static void read_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, int tier, int gain,
3048                           struct ctrl_pos *pos)
3049 {
3050         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3051         int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3052
3053         pos->refaulted = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3054                          atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3055         pos->total = lrugen->avg_total[type][tier] +
3056                      atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3057         if (tier)
3058                 pos->total += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3059         pos->gain = gain;
3060 }
3061
3062 static void reset_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, bool carryover)
3063 {
3064         int hist, tier;
3065         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3066         bool clear = carryover ? NR_HIST_GENS == 1 : NR_HIST_GENS > 1;
3067         unsigned long seq = carryover ? lrugen->min_seq[type] : lrugen->max_seq + 1;
3068
3069         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
3070
3071         if (!carryover && !clear)
3072                 return;
3073
3074         hist = lru_hist_from_seq(seq);
3075
3076         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
3077                 if (carryover) {
3078                         unsigned long sum;
3079
3080                         sum = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3081                               atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3082                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier], sum / 2);
3083
3084                         sum = lrugen->avg_total[type][tier] +
3085                               atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3086                         if (tier)
3087                                 sum += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3088                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier], sum / 2);
3089                 }
3090
3091                 if (clear) {
3092                         atomic_long_set(&lrugen->refaulted[hist][type][tier], 0);
3093                         atomic_long_set(&lrugen->evicted[hist][type][tier], 0);
3094                         if (tier)
3095                                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1], 0);
3096                 }
3097         }
3098 }
3099
3100 static bool positive_ctrl_err(struct ctrl_pos *sp, struct ctrl_pos *pv)
3101 {
3102         /*
3103          * Return true if the PV has a limited number of refaults or a lower
3104          * refaulted/total than the SP.
3105          */
3106         return pv->refaulted < MIN_LRU_BATCH ||
3107                pv->refaulted * (sp->total + MIN_LRU_BATCH) * sp->gain <=
3108                (sp->refaulted + 1) * pv->total * pv->gain;
3109 }
3110
3111 /******************************************************************************
3112  *                          the aging
3113  ******************************************************************************/
3114
3115 /* promote pages accessed through page tables */
3116 static int folio_update_gen(struct folio *folio, int gen)
3117 {
3118         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3119
3120         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
3121         VM_WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
3122
3123         do {
3124                 /* lru_gen_del_folio() has isolated this page? */
3125                 if (!(old_flags & LRU_GEN_MASK)) {
3126                         /* for shrink_folio_list() */
3127                         new_flags = old_flags | BIT(PG_referenced);
3128                         continue;
3129                 }
3130
3131                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3132                 new_flags |= (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3133         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3134
3135         return ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3136 }
3137
3138 /* protect pages accessed multiple times through file descriptors */
3139 static int folio_inc_gen(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
3140 {
3141         int type = folio_is_file_lru(folio);
3142         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3143         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3144         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3145
3146         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!(old_flags & LRU_GEN_MASK), folio);
3147
3148         do {
3149                 new_gen = ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3150                 /* folio_update_gen() has promoted this page? */
3151                 if (new_gen >= 0 && new_gen != old_gen)
3152                         return new_gen;
3153
3154                 new_gen = (old_gen + 1) % MAX_NR_GENS;
3155
3156                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3157                 new_flags |= (new_gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3158                 /* for folio_end_writeback() */
3159                 if (reclaiming)
3160                         new_flags |= BIT(PG_reclaim);
3161         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3162
3163         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
3164
3165         return new_gen;
3166 }
3167
3168 static void update_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct folio *folio,
3169                               int old_gen, int new_gen)
3170 {
3171         int type = folio_is_file_lru(folio);
3172         int zone = folio_zonenum(folio);
3173         int delta = folio_nr_pages(folio);
3174
3175         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen >= MAX_NR_GENS);
3176         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen >= MAX_NR_GENS);
3177
3178         walk->batched++;
3179
3180         walk->nr_pages[old_gen][type][zone] -= delta;
3181         walk->nr_pages[new_gen][type][zone] += delta;
3182 }
3183
3184 static void reset_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk)
3185 {
3186         int gen, type, zone;
3187         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3188         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3189
3190         walk->batched = 0;
3191
3192         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
3193                 enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3194                 int delta = walk->nr_pages[gen][type][zone];
3195
3196                 if (!delta)
3197                         continue;
3198
3199                 walk->nr_pages[gen][type][zone] = 0;
3200                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone],
3201                            lrugen->nr_pages[gen][type][zone] + delta);
3202
3203                 if (lru_gen_is_active(lruvec, gen))
3204                         lru += LRU_ACTIVE;
3205                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3206         }
3207 }
3208
3209 static int should_skip_vma(unsigned long start, unsigned long end, struct mm_walk *args)
3210 {
3211         struct address_space *mapping;
3212         struct vm_area_struct *vma = args->vma;
3213         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3214
3215         if (!vma_is_accessible(vma))
3216                 return true;
3217
3218         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
3219                 return true;
3220
3221         if (!vma_has_recency(vma))
3222                 return true;
3223
3224         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL))
3225                 return true;
3226
3227         if (vma == get_gate_vma(vma->vm_mm))
3228                 return true;
3229
3230         if (vma_is_anonymous(vma))
3231                 return !walk->can_swap;
3232
3233         if (WARN_ON_ONCE(!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping))
3234                 return true;
3235
3236         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3237         if (mapping_unevictable(mapping))
3238                 return true;
3239
3240         if (shmem_mapping(mapping))
3241                 return !walk->can_swap;
3242
3243         /* to exclude special mappings like dax, etc. */
3244         return !mapping->a_ops->read_folio;
3245 }
3246
3247 /*
3248  * Some userspace memory allocators map many single-page VMAs. Instead of
3249  * returning back to the PGD table for each of such VMAs, finish an entire PMD
3250  * table to reduce zigzags and improve cache performance.
3251  */
3252 static bool get_next_vma(unsigned long mask, unsigned long size, struct mm_walk *args,
3253                          unsigned long *vm_start, unsigned long *vm_end)
3254 {
3255         unsigned long start = round_up(*vm_end, size);
3256         unsigned long end = (start | ~mask) + 1;
3257         VMA_ITERATOR(vmi, args->mm, start);
3258
3259         VM_WARN_ON_ONCE(mask & size);
3260         VM_WARN_ON_ONCE((start & mask) != (*vm_start & mask));
3261
3262         for_each_vma(vmi, args->vma) {
3263                 if (end && end <= args->vma->vm_start)
3264                         return false;
3265
3266                 if (should_skip_vma(args->vma->vm_start, args->vma->vm_end, args))
3267                         continue;
3268
3269                 *vm_start = max(start, args->vma->vm_start);
3270                 *vm_end = min(end - 1, args->vma->vm_end - 1) + 1;
3271
3272                 return true;
3273         }
3274
3275         return false;
3276 }
3277
3278 static unsigned long get_pte_pfn(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3279 {
3280         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
3281
3282         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3283
3284         if (!pte_present(pte) || is_zero_pfn(pfn))
3285                 return -1;
3286
3287         if (WARN_ON_ONCE(pte_devmap(pte) || pte_special(pte)))
3288                 return -1;
3289
3290         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3291                 return -1;
3292
3293         return pfn;
3294 }
3295
3296 static unsigned long get_pmd_pfn(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3297 {
3298         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
3299
3300         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3301
3302         if (!pmd_present(pmd) || is_huge_zero_pmd(pmd))
3303                 return -1;
3304
3305         if (WARN_ON_ONCE(pmd_devmap(pmd)))
3306                 return -1;
3307
3308         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3309                 return -1;
3310
3311         return pfn;
3312 }
3313
3314 static struct folio *get_pfn_folio(unsigned long pfn, struct mem_cgroup *memcg,
3315                                    struct pglist_data *pgdat, bool can_swap)
3316 {
3317         struct folio *folio;
3318
3319         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3320         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3321                 return NULL;
3322
3323         folio = pfn_folio(pfn);
3324         if (folio_nid(folio) != pgdat->node_id)
3325                 return NULL;
3326
3327         if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
3328                 return NULL;
3329
3330         /* file VMAs can contain anon pages from COW */
3331         if (!folio_is_file_lru(folio) && !can_swap)
3332                 return NULL;
3333
3334         return folio;
3335 }
3336
3337 static bool suitable_to_scan(int total, int young)
3338 {
3339         int n = clamp_t(int, cache_line_size() / sizeof(pte_t), 2, 8);
3340
3341         /* suitable if the average number of young PTEs per cacheline is >=1 */
3342         return young * n >= total;
3343 }
3344
3345 static bool walk_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end,
3346                            struct mm_walk *args)
3347 {
3348         int i;
3349         pte_t *pte;
3350         spinlock_t *ptl;
3351         unsigned long addr;
3352         int total = 0;
3353         int young = 0;
3354         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3355         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3356         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3357         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3358         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3359
3360         pte = pte_offset_map_nolock(args->mm, pmd, start & PMD_MASK, &ptl);
3361         if (!pte)
3362                 return false;
3363         if (!spin_trylock(ptl)) {
3364                 pte_unmap(pte);
3365                 return false;
3366         }
3367
3368         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3369 restart:
3370         for (i = pte_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
3371                 unsigned long pfn;
3372                 struct folio *folio;
3373                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
3374
3375                 total++;
3376                 walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3377
3378                 pfn = get_pte_pfn(ptent, args->vma, addr);
3379                 if (pfn == -1)
3380                         continue;
3381
3382                 if (!pte_young(ptent)) {
3383                         walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3384                         continue;
3385                 }
3386
3387                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3388                 if (!folio)
3389                         continue;
3390
3391                 if (!ptep_test_and_clear_young(args->vma, addr, pte + i))
3392                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
3393
3394                 young++;
3395                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3396
3397                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
3398                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3399                       !folio_test_swapcache(folio)))
3400                         folio_mark_dirty(folio);
3401
3402                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3403                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3404                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3405         }
3406
3407         if (i < PTRS_PER_PTE && get_next_vma(PMD_MASK, PAGE_SIZE, args, &start, &end))
3408                 goto restart;
3409
3410         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3411         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3412
3413         return suitable_to_scan(total, young);
3414 }
3415
3416 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long addr, struct vm_area_struct *vma,
3417                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *first)
3418 {
3419         int i;
3420         pmd_t *pmd;
3421         spinlock_t *ptl;
3422         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3423         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3424         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3425         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3426         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3427
3428         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3429
3430         /* try to batch at most 1+MIN_LRU_BATCH+1 entries */
3431         if (*first == -1) {
3432                 *first = addr;
3433                 bitmap_zero(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3434                 return;
3435         }
3436
3437         i = addr == -1 ? 0 : pmd_index(addr) - pmd_index(*first);
3438         if (i && i <= MIN_LRU_BATCH) {
3439                 __set_bit(i - 1, bitmap);
3440                 return;
3441         }
3442
3443         pmd = pmd_offset(pud, *first);
3444
3445         ptl = pmd_lockptr(args->mm, pmd);
3446         if (!spin_trylock(ptl))
3447                 goto done;
3448
3449         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3450
3451         do {
3452                 unsigned long pfn;
3453                 struct folio *folio;
3454
3455                 /* don't round down the first address */
3456                 addr = i ? (*first & PMD_MASK) + i * PMD_SIZE : *first;
3457
3458                 pfn = get_pmd_pfn(pmd[i], vma, addr);
3459                 if (pfn == -1)
3460                         goto next;
3461
3462                 if (!pmd_trans_huge(pmd[i])) {
3463                         if (should_clear_pmd_young())
3464                                 pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i);
3465                         goto next;
3466                 }
3467
3468                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3469                 if (!folio)
3470                         goto next;
3471
3472                 if (!pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i))
3473                         goto next;
3474
3475                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3476
3477                 if (pmd_dirty(pmd[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
3478                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3479                       !folio_test_swapcache(folio)))
3480                         folio_mark_dirty(folio);
3481
3482                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3483                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3484                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3485 next:
3486                 i = i > MIN_LRU_BATCH ? 0 : find_next_bit(bitmap, MIN_LRU_BATCH, i) + 1;
3487         } while (i <= MIN_LRU_BATCH);
3488
3489         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3490         spin_unlock(ptl);
3491 done:
3492         *first = -1;
3493 }
3494
3495 static void walk_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end,
3496                            struct mm_walk *args)
3497 {
3498         int i;
3499         pmd_t *pmd;
3500         unsigned long next;
3501         unsigned long addr;
3502         struct vm_area_struct *vma;
3503         DECLARE_BITMAP(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3504         unsigned long first = -1;
3505         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3506         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
3507
3508         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3509
3510         /*
3511          * Finish an entire PMD in two passes: the first only reaches to PTE
3512          * tables to avoid taking the PMD lock; the second, if necessary, takes
3513          * the PMD lock to clear the accessed bit in PMD entries.
3514          */
3515         pmd = pmd_offset(pud, start & PUD_MASK);
3516 restart:
3517         /* walk_pte_range() may call get_next_vma() */
3518         vma = args->vma;
3519         for (i = pmd_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3520                 pmd_t val = pmdp_get_lockless(pmd + i);
3521
3522                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3523
3524                 if (!pmd_present(val) || is_huge_zero_pmd(val)) {
3525                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3526                         continue;
3527                 }
3528
3529                 if (pmd_trans_huge(val)) {
3530                         unsigned long pfn = pmd_pfn(val);
3531                         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3532
3533                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3534
3535                         if (!pmd_young(val)) {
3536                                 walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3537                                 continue;
3538                         }
3539
3540                         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3541                         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3542                                 continue;
3543
3544                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3545                         continue;
3546                 }
3547
3548                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_TOTAL]++;
3549
3550                 if (should_clear_pmd_young()) {
3551                         if (!pmd_young(val))
3552                                 continue;
3553
3554                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3555                 }
3556
3557                 if (!walk->force_scan && !test_bloom_filter(mm_state, walk->seq, pmd + i))
3558                         continue;
3559
3560                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_FOUND]++;
3561
3562                 if (!walk_pte_range(&val, addr, next, args))
3563                         continue;
3564
3565                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_ADDED]++;
3566
3567                 /* carry over to the next generation */
3568                 update_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1, pmd + i);
3569         }
3570
3571         walk_pmd_range_locked(pud, -1, vma, args, bitmap, &first);
3572
3573         if (i < PTRS_PER_PMD && get_next_vma(PUD_MASK, PMD_SIZE, args, &start, &end))
3574                 goto restart;
3575 }
3576
3577 static int walk_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end,
3578                           struct mm_walk *args)
3579 {
3580         int i;
3581         pud_t *pud;
3582         unsigned long addr;
3583         unsigned long next;
3584         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3585
3586         VM_WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d));
3587
3588         pud = pud_offset(p4d, start & P4D_MASK);
3589 restart:
3590         for (i = pud_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3591                 pud_t val = READ_ONCE(pud[i]);
3592
3593                 next = pud_addr_end(addr, end);
3594
3595                 if (!pud_present(val) || WARN_ON_ONCE(pud_leaf(val)))
3596                         continue;
3597
3598                 walk_pmd_range(&val, addr, next, args);
3599
3600                 if (need_resched() || walk->batched >= MAX_LRU_BATCH) {
3601                         end = (addr | ~PUD_MASK) + 1;
3602                         goto done;
3603                 }
3604         }
3605
3606         if (i < PTRS_PER_PUD && get_next_vma(P4D_MASK, PUD_SIZE, args, &start, &end))
3607                 goto restart;
3608
3609         end = round_up(end, P4D_SIZE);
3610 done:
3611         if (!end || !args->vma)
3612                 return 1;
3613
3614         walk->next_addr = max(end, args->vma->vm_start);
3615
3616         return -EAGAIN;
3617 }
3618
3619 static void walk_mm(struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3620 {
3621         static const struct mm_walk_ops mm_walk_ops = {
3622                 .test_walk = should_skip_vma,
3623                 .p4d_entry = walk_pud_range,
3624                 .walk_lock = PGWALK_RDLOCK,
3625         };
3626
3627         int err;
3628         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3629         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3630
3631         walk->next_addr = FIRST_USER_ADDRESS;
3632
3633         do {
3634                 DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3635
3636                 err = -EBUSY;
3637
3638                 /* another thread might have called inc_max_seq() */
3639                 if (walk->seq != max_seq)
3640                         break;
3641
3642                 /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
3643                 if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
3644                         break;
3645
3646                 /* the caller might be holding the lock for write */
3647                 if (mmap_read_trylock(mm)) {
3648                         err = walk_page_range(mm, walk->next_addr, ULONG_MAX, &mm_walk_ops, walk);
3649
3650                         mmap_read_unlock(mm);
3651                 }
3652
3653                 mem_cgroup_unlock_pages();
3654
3655                 if (walk->batched) {
3656                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3657                         reset_batch_size(walk);
3658                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3659                 }
3660
3661                 cond_resched();
3662         } while (err == -EAGAIN);
3663 }
3664
3665 static struct lru_gen_mm_walk *set_mm_walk(struct pglist_data *pgdat, bool force_alloc)
3666 {
3667         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3668
3669         if (pgdat && current_is_kswapd()) {
3670                 VM_WARN_ON_ONCE(walk);
3671
3672                 walk = &pgdat->mm_walk;
3673         } else if (!walk && force_alloc) {
3674                 VM_WARN_ON_ONCE(current_is_kswapd());
3675
3676                 walk = kzalloc(sizeof(*walk), __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
3677         }
3678
3679         current->reclaim_state->mm_walk = walk;
3680
3681         return walk;
3682 }
3683
3684 static void clear_mm_walk(void)
3685 {
3686         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3687
3688         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->nr_pages, 0, sizeof(walk->nr_pages)));
3689         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->mm_stats, 0, sizeof(walk->mm_stats)));
3690
3691         current->reclaim_state->mm_walk = NULL;
3692
3693         if (!current_is_kswapd())
3694                 kfree(walk);
3695 }
3696
3697 static bool inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, int type, bool can_swap)
3698 {
3699         int zone;
3700         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
3701         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3702         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3703
3704         if (type == LRU_GEN_ANON && !can_swap)
3705                 goto done;
3706
3707         /* prevent cold/hot inversion if force_scan is true */
3708         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3709                 struct list_head *head = &lrugen->folios[old_gen][type][zone];
3710
3711                 while (!list_empty(head)) {
3712                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
3713
3714                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
3715                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
3716                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
3717                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
3718
3719                         new_gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
3720                         list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[new_gen][type][zone]);
3721
3722                         if (!--remaining)
3723                                 return false;
3724                 }
3725         }
3726 done:
3727         reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3728         WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], lrugen->min_seq[type] + 1);
3729
3730         return true;
3731 }
3732
3733 static bool try_to_inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap)
3734 {
3735         int gen, type, zone;
3736         bool success = false;
3737         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3738         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3739
3740         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3741
3742         /* find the oldest populated generation */
3743         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3744                 while (min_seq[type] + MIN_NR_GENS <= lrugen->max_seq) {
3745                         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[type]);
3746
3747                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3748                                 if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
3749                                         goto next;
3750                         }
3751
3752                         min_seq[type]++;
3753                 }
3754 next:
3755                 ;
3756         }
3757
3758         /* see the comment on lru_gen_folio */
3759         if (can_swap) {
3760                 min_seq[LRU_GEN_ANON] = min(min_seq[LRU_GEN_ANON], min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3761                 min_seq[LRU_GEN_FILE] = max(min_seq[LRU_GEN_ANON], lrugen->min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3762         }
3763
3764         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3765                 if (min_seq[type] == lrugen->min_seq[type])
3766                         continue;
3767
3768                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3769                 WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], min_seq[type]);
3770                 success = true;
3771         }
3772
3773         return success;
3774 }
3775
3776 static bool inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3777                         bool can_swap, bool force_scan)
3778 {
3779         bool success;
3780         int prev, next;
3781         int type, zone;
3782         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3783 restart:
3784         if (seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq))
3785                 return false;
3786
3787         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3788
3789         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3790
3791         success = seq == lrugen->max_seq;
3792         if (!success)
3793                 goto unlock;
3794
3795         for (type = ANON_AND_FILE - 1; type >= 0; type--) {
3796                 if (get_nr_gens(lruvec, type) != MAX_NR_GENS)
3797                         continue;
3798
3799                 VM_WARN_ON_ONCE(!force_scan && (type == LRU_GEN_FILE || can_swap));
3800
3801                 if (inc_min_seq(lruvec, type, can_swap))
3802                         continue;
3803
3804                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3805                 cond_resched();
3806                 goto restart;
3807         }
3808
3809         /*
3810          * Update the active/inactive LRU sizes for compatibility. Both sides of
3811          * the current max_seq need to be covered, since max_seq+1 can overlap
3812          * with min_seq[LRU_GEN_ANON] if swapping is constrained. And if they do
3813          * overlap, cold/hot inversion happens.
3814          */
3815         prev = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq - 1);
3816         next = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq + 1);
3817
3818         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3819                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3820                         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3821                         long delta = lrugen->nr_pages[prev][type][zone] -
3822                                      lrugen->nr_pages[next][type][zone];
3823
3824                         if (!delta)
3825                                 continue;
3826
3827                         __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3828                         __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, -delta);
3829                 }
3830         }
3831
3832         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++)
3833                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, false);
3834
3835         WRITE_ONCE(lrugen->timestamps[next], jiffies);
3836         /* make sure preceding modifications appear */
3837         smp_store_release(&lrugen->max_seq, lrugen->max_seq + 1);
3838 unlock:
3839         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3840
3841         return success;
3842 }
3843
3844 static bool try_to_inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3845                                bool can_swap, bool force_scan)
3846 {
3847         bool success;
3848         struct lru_gen_mm_walk *walk;
3849         struct mm_struct *mm = NULL;
3850         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3851         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3852
3853         VM_WARN_ON_ONCE(seq > READ_ONCE(lrugen->max_seq));
3854
3855         if (!mm_state)
3856                 return inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3857
3858         /* see the comment in iterate_mm_list() */
3859         if (seq <= READ_ONCE(mm_state->seq))
3860                 return false;
3861
3862         /*
3863          * If the hardware doesn't automatically set the accessed bit, fallback
3864          * to lru_gen_look_around(), which only clears the accessed bit in a
3865          * handful of PTEs. Spreading the work out over a period of time usually
3866          * is less efficient, but it avoids bursty page faults.
3867          */
3868         if (!should_walk_mmu()) {
3869                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3870                 goto done;
3871         }
3872
3873         walk = set_mm_walk(NULL, true);
3874         if (!walk) {
3875                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3876                 goto done;
3877         }
3878
3879         walk->lruvec = lruvec;
3880         walk->seq = seq;
3881         walk->can_swap = can_swap;
3882         walk->force_scan = force_scan;
3883
3884         do {
3885                 success = iterate_mm_list(walk, &mm);
3886                 if (mm)
3887                         walk_mm(mm, walk);
3888         } while (mm);
3889 done:
3890         if (success) {
3891                 success = inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3892                 WARN_ON_ONCE(!success);
3893         }
3894
3895         return success;
3896 }
3897
3898 /******************************************************************************
3899  *                          working set protection
3900  ******************************************************************************/
3901
3902 static bool lruvec_is_sizable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
3903 {
3904         int gen, type, zone;
3905         unsigned long total = 0;
3906         bool can_swap = get_swappiness(lruvec, sc);
3907         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3908         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3909         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3910         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3911
3912         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3913                 unsigned long seq;
3914
3915                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
3916                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
3917
3918                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
3919                                 total += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
3920                 }
3921         }
3922
3923         /* whether the size is big enough to be helpful */
3924         return mem_cgroup_online(memcg) ? (total >> sc->priority) : total;
3925 }
3926
3927 static bool lruvec_is_reclaimable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
3928                                   unsigned long min_ttl)
3929 {
3930         int gen;
3931         unsigned long birth;
3932         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3933         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3934
3935         /* see the comment on lru_gen_folio */
3936         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3937         birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
3938
3939         if (time_is_after_jiffies(birth + min_ttl))
3940                 return false;
3941
3942         if (!lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
3943                 return false;
3944
3945         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
3946
3947         return !mem_cgroup_below_min(NULL, memcg);
3948 }
3949
3950 /* to protect the working set of the last N jiffies */
3951 static unsigned long lru_gen_min_ttl __read_mostly;
3952
3953 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
3954 {
3955         struct mem_cgroup *memcg;
3956         unsigned long min_ttl = READ_ONCE(lru_gen_min_ttl);
3957
3958         VM_WARN_ON_ONCE(!current_is_kswapd());
3959
3960         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
3961         if (!min_ttl || sc->order || sc->priority == DEF_PRIORITY)
3962                 return;
3963
3964         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3965         do {
3966                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3967
3968                 if (lruvec_is_reclaimable(lruvec, sc, min_ttl)) {
3969                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
3970                         return;
3971                 }
3972
3973                 cond_resched();
3974         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
3975
3976         /*
3977          * The main goal is to OOM kill if every generation from all memcgs is
3978          * younger than min_ttl. However, another possibility is all memcgs are
3979          * either too small or below min.
3980          */
3981         if (mutex_trylock(&oom_lock)) {
3982                 struct oom_control oc = {
3983                         .gfp_mask = sc->gfp_mask,
3984                 };
3985
3986                 out_of_memory(&oc);
3987
3988                 mutex_unlock(&oom_lock);
3989         }
3990 }
3991
3992 /******************************************************************************
3993  *                          rmap/PT walk feedback
3994  ******************************************************************************/
3995
3996 /*
3997  * This function exploits spatial locality when shrink_folio_list() walks the
3998  * rmap. It scans the adjacent PTEs of a young PTE and promotes hot pages. If
3999  * the scan was done cacheline efficiently, it adds the PMD entry pointing to
4000  * the PTE table to the Bloom filter. This forms a feedback loop between the
4001  * eviction and the aging.
4002  */
4003 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
4004 {
4005         int i;
4006         unsigned long start;
4007         unsigned long end;
4008         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4009         int young = 0;
4010         pte_t *pte = pvmw->pte;
4011         unsigned long addr = pvmw->address;
4012         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
4013         struct folio *folio = pfn_folio(pvmw->pfn);
4014         bool can_swap = !folio_is_file_lru(folio);
4015         struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
4016         struct pglist_data *pgdat = folio_pgdat(folio);
4017         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4018         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
4019         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4020         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
4021
4022         lockdep_assert_held(pvmw->ptl);
4023         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
4024
4025         if (spin_is_contended(pvmw->ptl))
4026                 return;
4027
4028         /* exclude special VMAs containing anon pages from COW */
4029         if (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)
4030                 return;
4031
4032         /* avoid taking the LRU lock under the PTL when possible */
4033         walk = current->reclaim_state ? current->reclaim_state->mm_walk : NULL;
4034
4035         start = max(addr & PMD_MASK, vma->vm_start);
4036         end = min(addr | ~PMD_MASK, vma->vm_end - 1) + 1;
4037
4038         if (end - start > MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE) {
4039                 if (addr - start < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4040                         end = start + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4041                 else if (end - addr < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4042                         start = end - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4043                 else {
4044                         start = addr - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4045                         end = addr + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4046                 }
4047         }
4048
4049         /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4050         if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4051                 return;
4052
4053         arch_enter_lazy_mmu_mode();
4054
4055         pte -= (addr - start) / PAGE_SIZE;
4056
4057         for (i = 0, addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
4058                 unsigned long pfn;
4059                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
4060
4061                 pfn = get_pte_pfn(ptent, vma, addr);
4062                 if (pfn == -1)
4063                         continue;
4064
4065                 if (!pte_young(ptent))
4066                         continue;
4067
4068                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, can_swap);
4069                 if (!folio)
4070                         continue;
4071
4072                 if (!ptep_test_and_clear_young(vma, addr, pte + i))
4073                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
4074
4075                 young++;
4076
4077                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
4078                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4079                       !folio_test_swapcache(folio)))
4080                         folio_mark_dirty(folio);
4081
4082                 if (walk) {
4083                         old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4084                         if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
4085                                 update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4086
4087                         continue;
4088                 }
4089
4090                 old_gen = folio_lru_gen(folio);
4091                 if (old_gen < 0)
4092                         folio_set_referenced(folio);
4093                 else if (old_gen != new_gen)
4094                         folio_activate(folio);
4095         }
4096
4097         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4098         mem_cgroup_unlock_pages();
4099
4100         /* feedback from rmap walkers to page table walkers */
4101         if (mm_state && suitable_to_scan(i, young))
4102                 update_bloom_filter(mm_state, max_seq, pvmw->pmd);
4103 }
4104
4105 /******************************************************************************
4106  *                          memcg LRU
4107  ******************************************************************************/
4108
4109 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4110 enum {
4111         MEMCG_LRU_NOP,
4112         MEMCG_LRU_HEAD,
4113         MEMCG_LRU_TAIL,
4114         MEMCG_LRU_OLD,
4115         MEMCG_LRU_YOUNG,
4116 };
4117
4118 static void lru_gen_rotate_memcg(struct lruvec *lruvec, int op)
4119 {
4120         int seg;
4121         int old, new;
4122         unsigned long flags;
4123         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4124         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4125
4126         spin_lock_irqsave(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4127
4128         VM_WARN_ON_ONCE(hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4129
4130         seg = 0;
4131         new = old = lruvec->lrugen.gen;
4132
4133         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4134         if (op == MEMCG_LRU_HEAD)
4135                 seg = MEMCG_LRU_HEAD;
4136         else if (op == MEMCG_LRU_TAIL)
4137                 seg = MEMCG_LRU_TAIL;
4138         else if (op == MEMCG_LRU_OLD)
4139                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4140         else if (op == MEMCG_LRU_YOUNG)
4141                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4142         else
4143                 VM_WARN_ON_ONCE(true);
4144
4145         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.seg, seg);
4146         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.gen, new);
4147
4148         hlist_nulls_del_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4149
4150         if (op == MEMCG_LRU_HEAD || op == MEMCG_LRU_OLD)
4151                 hlist_nulls_add_head_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4152         else
4153                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4154
4155         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old]--;
4156         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[new]++;
4157
4158         if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old] && old == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4159                 WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4160
4161         spin_unlock_irqrestore(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4162 }
4163
4164 #ifdef CONFIG_MEMCG
4165
4166 void lru_gen_online_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4167 {
4168         int gen;
4169         int nid;
4170         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4171
4172         for_each_node(nid) {
4173                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4174                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4175
4176                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4177
4178                 VM_WARN_ON_ONCE(!hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4179
4180                 gen = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4181
4182                 lruvec->lrugen.gen = gen;
4183
4184                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin]);
4185                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]++;
4186
4187                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4188         }
4189 }
4190
4191 void lru_gen_offline_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4192 {
4193         int nid;
4194
4195         for_each_node(nid) {
4196                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4197
4198                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_OLD);
4199         }
4200 }
4201
4202 void lru_gen_release_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4203 {
4204         int gen;
4205         int nid;
4206
4207         for_each_node(nid) {
4208                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4209                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4210
4211                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4212
4213                 if (hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list))
4214                         goto unlock;
4215
4216                 gen = lruvec->lrugen.gen;
4217
4218                 hlist_nulls_del_init_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4219                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]--;
4220
4221                 if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen] && gen == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4222                         WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4223 unlock:
4224                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4225         }
4226 }
4227
4228 void lru_gen_soft_reclaim(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
4229 {
4230         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4231
4232         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4233         if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_HEAD)
4234                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_HEAD);
4235 }
4236
4237 #endif /* CONFIG_MEMCG */
4238
4239 /******************************************************************************
4240  *                          the eviction
4241  ******************************************************************************/
4242
4243 static bool sort_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc,
4244                        int tier_idx)
4245 {
4246         bool success;
4247         int gen = folio_lru_gen(folio);
4248         int type = folio_is_file_lru(folio);
4249         int zone = folio_zonenum(folio);
4250         int delta = folio_nr_pages(folio);
4251         int refs = folio_lru_refs(folio);
4252         int tier = lru_tier_from_refs(refs);
4253         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4254
4255         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen >= MAX_NR_GENS, folio);
4256
4257         /* unevictable */
4258         if (!folio_evictable(folio)) {
4259                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4260                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4261                 folio_set_unevictable(folio);
4262                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
4263                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, delta);
4264                 return true;
4265         }
4266
4267         /* dirty lazyfree */
4268         if (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_anon(folio) && folio_test_dirty(folio)) {
4269                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4270                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4271                 folio_set_swapbacked(folio);
4272                 lruvec_add_folio_tail(lruvec, folio);
4273                 return true;
4274         }
4275
4276         /* promoted */
4277         if (gen != lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type])) {
4278                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4279                 return true;
4280         }
4281
4282         /* protected */
4283         if (tier > tier_idx || refs == BIT(LRU_REFS_WIDTH)) {
4284                 int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4285
4286                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4287                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4288
4289                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1],
4290                            lrugen->protected[hist][type][tier - 1] + delta);
4291                 return true;
4292         }
4293
4294         /* ineligible */
4295         if (zone > sc->reclaim_idx || skip_cma(folio, sc)) {
4296                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4297                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4298                 return true;
4299         }
4300
4301         /* waiting for writeback */
4302         if (folio_test_locked(folio) || folio_test_writeback(folio) ||
4303             (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_dirty(folio))) {
4304                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, true);
4305                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4306                 return true;
4307         }
4308
4309         return false;
4310 }
4311
4312 static bool isolate_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc)
4313 {
4314         bool success;
4315
4316         /* swap constrained */
4317         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO) &&
4318             (folio_test_dirty(folio) ||
4319              (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapcache(folio))))
4320                 return false;
4321
4322         /* raced with release_pages() */
4323         if (!folio_try_get(folio))
4324                 return false;
4325
4326         /* raced with another isolation */
4327         if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
4328                 folio_put(folio);
4329                 return false;
4330         }
4331
4332         /* see the comment on MAX_NR_TIERS */
4333         if (!folio_test_referenced(folio))
4334                 set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS, 0);
4335
4336         /* for shrink_folio_list() */
4337         folio_clear_reclaim(folio);
4338         folio_clear_referenced(folio);
4339
4340         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4341         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4342
4343         return true;
4344 }
4345
4346 static int scan_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
4347                        int type, int tier, struct list_head *list)
4348 {
4349         int i;
4350         int gen;
4351         enum vm_event_item item;
4352         int sorted = 0;
4353         int scanned = 0;
4354         int isolated = 0;
4355         int skipped = 0;
4356         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4357         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4358         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4359
4360         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(list));
4361
4362         if (get_nr_gens(lruvec, type) == MIN_NR_GENS)
4363                 return 0;
4364
4365         gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4366
4367         for (i = MAX_NR_ZONES; i > 0; i--) {
4368                 LIST_HEAD(moved);
4369                 int skipped_zone = 0;
4370                 int zone = (sc->reclaim_idx + i) % MAX_NR_ZONES;
4371                 struct list_head *head = &lrugen->folios[gen][type][zone];
4372
4373                 while (!list_empty(head)) {
4374                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4375                         int delta = folio_nr_pages(folio);
4376
4377                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4378                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4379                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4380                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4381
4382                         scanned += delta;
4383
4384                         if (sort_folio(lruvec, folio, sc, tier))
4385                                 sorted += delta;
4386                         else if (isolate_folio(lruvec, folio, sc)) {
4387                                 list_add(&folio->lru, list);
4388                                 isolated += delta;
4389                         } else {
4390                                 list_move(&folio->lru, &moved);
4391                                 skipped_zone += delta;
4392                         }
4393
4394                         if (!--remaining || max(isolated, skipped_zone) >= MIN_LRU_BATCH)
4395                                 break;
4396                 }
4397
4398                 if (skipped_zone) {
4399                         list_splice(&moved, head);
4400                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zone, skipped_zone);
4401                         skipped += skipped_zone;
4402                 }
4403
4404                 if (!remaining || isolated >= MIN_LRU_BATCH)
4405                         break;
4406         }
4407
4408         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
4409         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
4410                 __count_vm_events(item, isolated);
4411                 __count_vm_events(PGREFILL, sorted);
4412         }
4413         __count_memcg_events(memcg, item, isolated);
4414         __count_memcg_events(memcg, PGREFILL, sorted);
4415         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + type, isolated);
4416         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, MAX_LRU_BATCH,
4417                                 scanned, skipped, isolated,
4418                                 type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4419
4420         /*
4421          * There might not be eligible folios due to reclaim_idx. Check the
4422          * remaining to prevent livelock if it's not making progress.
4423          */
4424         return isolated || !remaining ? scanned : 0;
4425 }
4426
4427 static int get_tier_idx(struct lruvec *lruvec, int type)
4428 {
4429         int tier;
4430         struct ctrl_pos sp, pv;
4431
4432         /*
4433          * To leave a margin for fluctuations, use a larger gain factor (1:2).
4434          * This value is chosen because any other tier would have at least twice
4435          * as many refaults as the first tier.
4436          */
4437         read_ctrl_pos(lruvec, type, 0, 1, &sp);
4438         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4439                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, 2, &pv);
4440                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4441                         break;
4442         }
4443
4444         return tier - 1;
4445 }
4446
4447 static int get_type_to_scan(struct lruvec *lruvec, int swappiness, int *tier_idx)
4448 {
4449         int type, tier;
4450         struct ctrl_pos sp, pv;
4451         int gain[ANON_AND_FILE] = { swappiness, 200 - swappiness };
4452
4453         /*
4454          * Compare the first tier of anon with that of file to determine which
4455          * type to scan. Also need to compare other tiers of the selected type
4456          * with the first tier of the other type to determine the last tier (of
4457          * the selected type) to evict.
4458          */
4459         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_ANON, 0, gain[LRU_GEN_ANON], &sp);
4460         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_FILE, 0, gain[LRU_GEN_FILE], &pv);
4461         type = positive_ctrl_err(&sp, &pv);
4462
4463         read_ctrl_pos(lruvec, !type, 0, gain[!type], &sp);
4464         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4465                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, gain[type], &pv);
4466                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4467                         break;
4468         }
4469
4470         *tier_idx = tier - 1;
4471
4472         return type;
4473 }
4474
4475 static int isolate_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4476                           int *type_scanned, struct list_head *list)
4477 {
4478         int i;
4479         int type;
4480         int scanned;
4481         int tier = -1;
4482         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4483
4484         /*
4485          * Try to make the obvious choice first, and if anon and file are both
4486          * available from the same generation,
4487          * 1. Interpret swappiness 1 as file first and MAX_SWAPPINESS as anon
4488          *    first.
4489          * 2. If !__GFP_IO, file first since clean pagecache is more likely to
4490          *    exist than clean swapcache.
4491          */
4492         if (!swappiness)
4493                 type = LRU_GEN_FILE;
4494         else if (min_seq[LRU_GEN_ANON] < min_seq[LRU_GEN_FILE])
4495                 type = LRU_GEN_ANON;
4496         else if (swappiness == 1)
4497                 type = LRU_GEN_FILE;
4498         else if (swappiness == 200)
4499                 type = LRU_GEN_ANON;
4500         else if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
4501                 type = LRU_GEN_FILE;
4502         else
4503                 type = get_type_to_scan(lruvec, swappiness, &tier);
4504
4505         for (i = !swappiness; i < ANON_AND_FILE; i++) {
4506                 if (tier < 0)
4507                         tier = get_tier_idx(lruvec, type);
4508
4509                 scanned = scan_folios(lruvec, sc, type, tier, list);
4510                 if (scanned)
4511                         break;
4512
4513                 type = !type;
4514                 tier = -1;
4515         }
4516
4517         *type_scanned = type;
4518
4519         return scanned;
4520 }
4521
4522 static int evict_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness)
4523 {
4524         int type;
4525         int scanned;
4526         int reclaimed;
4527         LIST_HEAD(list);
4528         LIST_HEAD(clean);
4529         struct folio *folio;
4530         struct folio *next;
4531         enum vm_event_item item;
4532         struct reclaim_stat stat;
4533         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4534         bool skip_retry = false;
4535         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4536         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4537
4538         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4539
4540         scanned = isolate_folios(lruvec, sc, swappiness, &type, &list);
4541
4542         scanned += try_to_inc_min_seq(lruvec, swappiness);
4543
4544         if (get_nr_gens(lruvec, !swappiness) == MIN_NR_GENS)
4545                 scanned = 0;
4546
4547         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4548
4549         if (list_empty(&list))
4550                 return scanned;
4551 retry:
4552         reclaimed = shrink_folio_list(&list, pgdat, sc, &stat, false);
4553         sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4554         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
4555                         scanned, reclaimed, &stat, sc->priority,
4556                         type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4557
4558         list_for_each_entry_safe_reverse(folio, next, &list, lru) {
4559                 if (!folio_evictable(folio)) {
4560                         list_del(&folio->lru);
4561                         folio_putback_lru(folio);
4562                         continue;
4563                 }
4564
4565                 if (folio_test_reclaim(folio) &&
4566                     (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))) {
4567                         /* restore LRU_REFS_FLAGS cleared by isolate_folio() */
4568                         if (folio_test_workingset(folio))
4569                                 folio_set_referenced(folio);
4570                         continue;
4571                 }
4572
4573                 if (skip_retry || folio_test_active(folio) || folio_test_referenced(folio) ||
4574                     folio_mapped(folio) || folio_test_locked(folio) ||
4575                     folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio)) {
4576                         /* don't add rejected folios to the oldest generation */
4577                         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS,
4578                                       BIT(PG_active));
4579                         continue;
4580                 }
4581
4582                 /* retry folios that may have missed folio_rotate_reclaimable() */
4583                 list_move(&folio->lru, &clean);
4584                 sc->nr_scanned -= folio_nr_pages(folio);
4585         }
4586
4587         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4588
4589         move_folios_to_lru(lruvec, &list);
4590
4591         walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4592         if (walk && walk->batched) {
4593                 walk->lruvec = lruvec;
4594                 reset_batch_size(walk);
4595         }
4596
4597         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
4598         if (!cgroup_reclaim(sc))
4599                 __count_vm_events(item, reclaimed);
4600         __count_memcg_events(memcg, item, reclaimed);
4601         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + type, reclaimed);
4602
4603         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4604
4605         list_splice_init(&clean, &list);
4606
4607         if (!list_empty(&list)) {
4608                 skip_retry = true;
4609                 goto retry;
4610         }
4611
4612         return scanned;
4613 }
4614
4615 static bool should_run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq,
4616                              bool can_swap, unsigned long *nr_to_scan)
4617 {
4618         int gen, type, zone;
4619         unsigned long old = 0;
4620         unsigned long young = 0;
4621         unsigned long total = 0;
4622         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4623         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4624
4625         /* whether this lruvec is completely out of cold folios */
4626         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS > max_seq) {
4627                 *nr_to_scan = 0;
4628                 return true;
4629         }
4630
4631         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4632                 unsigned long seq;
4633
4634                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
4635                         unsigned long size = 0;
4636
4637                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
4638
4639                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
4640                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
4641
4642                         total += size;
4643                         if (seq == max_seq)
4644                                 young += size;
4645                         else if (seq + MIN_NR_GENS == max_seq)
4646                                 old += size;
4647                 }
4648         }
4649
4650         *nr_to_scan = total;
4651
4652         /*
4653          * The aging tries to be lazy to reduce the overhead, while the eviction
4654          * stalls when the number of generations reaches MIN_NR_GENS. Hence, the
4655          * ideal number of generations is MIN_NR_GENS+1.
4656          */
4657         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS < max_seq)
4658                 return false;
4659
4660         /*
4661          * It's also ideal to spread pages out evenly, i.e., 1/(MIN_NR_GENS+1)
4662          * of the total number of pages for each generation. A reasonable range
4663          * for this average portion is [1/MIN_NR_GENS, 1/(MIN_NR_GENS+2)]. The
4664          * aging cares about the upper bound of hot pages, while the eviction
4665          * cares about the lower bound of cold pages.
4666          */
4667         if (young * MIN_NR_GENS > total)
4668                 return true;
4669         if (old * (MIN_NR_GENS + 2) < total)
4670                 return true;
4671
4672         return false;
4673 }
4674
4675 /*
4676  * For future optimizations:
4677  * 1. Defer try_to_inc_max_seq() to workqueues to reduce latency for memcg
4678  *    reclaim.
4679  */
4680 static long get_nr_to_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, bool can_swap)
4681 {
4682         bool success;
4683         unsigned long nr_to_scan;
4684         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4685         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4686
4687         if (mem_cgroup_below_min(sc->target_mem_cgroup, memcg))
4688                 return -1;
4689
4690         success = should_run_aging(lruvec, max_seq, can_swap, &nr_to_scan);
4691
4692         /* try to scrape all its memory if this memcg was deleted */
4693         if (nr_to_scan && !mem_cgroup_online(memcg))
4694                 return nr_to_scan;
4695
4696         /* try to get away with not aging at the default priority */
4697         if (!success || sc->priority == DEF_PRIORITY)
4698                 return nr_to_scan >> sc->priority;
4699
4700         /* stop scanning this lruvec as it's low on cold folios */
4701         return try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, false) ? -1 : 0;
4702 }
4703
4704 static bool should_abort_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4705 {
4706         int i;
4707         enum zone_watermarks mark;
4708
4709         /* don't abort memcg reclaim to ensure fairness */
4710         if (!root_reclaim(sc))
4711                 return false;
4712
4713         if (sc->nr_reclaimed >= max(sc->nr_to_reclaim, compact_gap(sc->order)))
4714                 return true;
4715
4716         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
4717         if (!current_is_kswapd() || sc->order)
4718                 return false;
4719
4720         mark = sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ?
4721                WMARK_PROMO : WMARK_HIGH;
4722
4723         for (i = 0; i <= sc->reclaim_idx; i++) {
4724                 struct zone *zone = lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones + i;
4725                 unsigned long size = wmark_pages(zone, mark) + MIN_LRU_BATCH;
4726
4727                 if (managed_zone(zone) && !zone_watermark_ok(zone, 0, size, sc->reclaim_idx, 0))
4728                         return false;
4729         }
4730
4731         /* kswapd should abort if all eligible zones are safe */
4732         return true;
4733 }
4734
4735 static bool try_to_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4736 {
4737         long nr_to_scan;
4738         unsigned long scanned = 0;
4739         int swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
4740
4741         while (true) {
4742                 int delta;
4743
4744                 nr_to_scan = get_nr_to_scan(lruvec, sc, swappiness);
4745                 if (nr_to_scan <= 0)
4746                         break;
4747
4748                 delta = evict_folios(lruvec, sc, swappiness);
4749                 if (!delta)
4750                         break;
4751
4752                 scanned += delta;
4753                 if (scanned >= nr_to_scan)
4754                         break;
4755
4756                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4757                         break;
4758
4759                 cond_resched();
4760         }
4761
4762         /* whether this lruvec should be rotated */
4763         return nr_to_scan < 0;
4764 }
4765
4766 static int shrink_one(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4767 {
4768         bool success;
4769         unsigned long scanned = sc->nr_scanned;
4770         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4771         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4772         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4773
4774         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
4775
4776         if (mem_cgroup_below_min(NULL, memcg))
4777                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4778
4779         if (mem_cgroup_below_low(NULL, memcg)) {
4780                 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4781                 if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL)
4782                         return MEMCG_LRU_TAIL;
4783
4784                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
4785         }
4786
4787         success = try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc);
4788
4789         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg, sc->priority);
4790
4791         if (!sc->proactive)
4792                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false, sc->nr_scanned - scanned,
4793                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
4794
4795         flush_reclaim_state(sc);
4796
4797         if (success && mem_cgroup_online(memcg))
4798                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4799
4800         if (!success && lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
4801                 return 0;
4802
4803         /* one retry if offlined or too small */
4804         return READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL ?
4805                MEMCG_LRU_TAIL : MEMCG_LRU_YOUNG;
4806 }
4807
4808 static void shrink_many(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4809 {
4810         int op;
4811         int gen;
4812         int bin;
4813         int first_bin;
4814         struct lruvec *lruvec;
4815         struct lru_gen_folio *lrugen;
4816         struct mem_cgroup *memcg;
4817         struct hlist_nulls_node *pos;
4818
4819         gen = get_memcg_gen(READ_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq));
4820         bin = first_bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4821 restart:
4822         op = 0;
4823         memcg = NULL;
4824
4825         rcu_read_lock();
4826
4827         hlist_nulls_for_each_entry_rcu(lrugen, pos, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin], list) {
4828                 if (op) {
4829                         lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4830                         op = 0;
4831                 }
4832
4833                 mem_cgroup_put(memcg);
4834                 memcg = NULL;
4835
4836                 if (gen != READ_ONCE(lrugen->gen))
4837                         continue;
4838
4839                 lruvec = container_of(lrugen, struct lruvec, lrugen);
4840                 memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4841
4842                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg)) {
4843                         lru_gen_release_memcg(memcg);
4844                         memcg = NULL;
4845                         continue;
4846                 }
4847
4848                 rcu_read_unlock();
4849
4850                 op = shrink_one(lruvec, sc);
4851
4852                 rcu_read_lock();
4853
4854                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4855                         break;
4856         }
4857
4858         rcu_read_unlock();
4859
4860         if (op)
4861                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4862
4863         mem_cgroup_put(memcg);
4864
4865         if (!is_a_nulls(pos))
4866                 return;
4867
4868         /* restart if raced with lru_gen_rotate_memcg() */
4869         if (gen != get_nulls_value(pos))
4870                 goto restart;
4871
4872         /* try the rest of the bins of the current generation */
4873         bin = get_memcg_bin(bin + 1);
4874         if (bin != first_bin)
4875                 goto restart;
4876 }
4877
4878 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4879 {
4880         struct blk_plug plug;
4881
4882         VM_WARN_ON_ONCE(root_reclaim(sc));
4883         VM_WARN_ON_ONCE(!sc->may_writepage || !sc->may_unmap);
4884
4885         lru_add_drain();
4886
4887         blk_start_plug(&plug);
4888
4889         set_mm_walk(NULL, sc->proactive);
4890
4891         if (try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc))
4892                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_YOUNG);
4893
4894         clear_mm_walk();
4895
4896         blk_finish_plug(&plug);
4897 }
4898
4899 static void set_initial_priority(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4900 {
4901         int priority;
4902         unsigned long reclaimable;
4903
4904         if (sc->priority != DEF_PRIORITY || sc->nr_to_reclaim < MIN_LRU_BATCH)
4905                 return;
4906         /*
4907          * Determine the initial priority based on
4908          * (total >> priority) * reclaimed_to_scanned_ratio = nr_to_reclaim,
4909          * where reclaimed_to_scanned_ratio = inactive / total.
4910          */
4911         reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
4912         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
4913                 reclaimable += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
4914
4915         /* round down reclaimable and round up sc->nr_to_reclaim */
4916         priority = fls_long(reclaimable) - 1 - fls_long(sc->nr_to_reclaim - 1);
4917
4918         sc->priority = clamp(priority, 0, DEF_PRIORITY);
4919 }
4920
4921 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4922 {
4923         struct blk_plug plug;
4924         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4925
4926         VM_WARN_ON_ONCE(!root_reclaim(sc));
4927
4928         /*
4929          * Unmapped clean folios are already prioritized. Scanning for more of
4930          * them is likely futile and can cause high reclaim latency when there
4931          * is a large number of memcgs.
4932          */
4933         if (!sc->may_writepage || !sc->may_unmap)
4934                 goto done;
4935
4936         lru_add_drain();
4937
4938         blk_start_plug(&plug);
4939
4940         set_mm_walk(pgdat, sc->proactive);
4941
4942         set_initial_priority(pgdat, sc);
4943
4944         if (current_is_kswapd())
4945                 sc->nr_reclaimed = 0;
4946
4947         if (mem_cgroup_disabled())
4948                 shrink_one(&pgdat->__lruvec, sc);
4949         else
4950                 shrink_many(pgdat, sc);
4951
4952         if (current_is_kswapd())
4953                 sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4954
4955         clear_mm_walk();
4956
4957         blk_finish_plug(&plug);
4958 done:
4959         /* kswapd should never fail */
4960         pgdat->kswapd_failures = 0;
4961 }
4962
4963 /******************************************************************************
4964  *                          state change
4965  ******************************************************************************/
4966
4967 static bool __maybe_unused state_is_valid(struct lruvec *lruvec)
4968 {
4969         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4970
4971         if (lrugen->enabled) {
4972                 enum lru_list lru;
4973
4974                 for_each_evictable_lru(lru) {
4975                         if (!list_empty(&lruvec->lists[lru]))
4976                                 return false;
4977                 }
4978         } else {
4979                 int gen, type, zone;
4980
4981                 for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
4982                         if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
4983                                 return false;
4984                 }
4985         }
4986
4987         return true;
4988 }
4989
4990 static bool fill_evictable(struct lruvec *lruvec)
4991 {
4992         enum lru_list lru;
4993         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4994
4995         for_each_evictable_lru(lru) {
4996                 int type = is_file_lru(lru);
4997                 bool active = is_active_lru(lru);
4998                 struct list_head *head = &lruvec->lists[lru];
4999
5000                 while (!list_empty(head)) {
5001                         bool success;
5002                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5003
5004                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5005                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio) != active, folio);
5006                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5007                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_lru_gen(folio) != -1, folio);
5008
5009                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
5010                         success = lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false);
5011                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5012
5013                         if (!--remaining)
5014                                 return false;
5015                 }
5016         }
5017
5018         return true;
5019 }
5020
5021 static bool drain_evictable(struct lruvec *lruvec)
5022 {
5023         int gen, type, zone;
5024         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5025
5026         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5027                 struct list_head *head = &lruvec->lrugen.folios[gen][type][zone];
5028
5029                 while (!list_empty(head)) {
5030                         bool success;
5031                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5032
5033                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5034                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
5035                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5036                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
5037
5038                         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false);
5039                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5040                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
5041
5042                         if (!--remaining)
5043                                 return false;
5044                 }
5045         }
5046
5047         return true;
5048 }
5049
5050 static void lru_gen_change_state(bool enabled)
5051 {
5052         static DEFINE_MUTEX(state_mutex);
5053
5054         struct mem_cgroup *memcg;
5055
5056         cgroup_lock();
5057         cpus_read_lock();
5058         get_online_mems();
5059         mutex_lock(&state_mutex);
5060
5061         if (enabled == lru_gen_enabled())
5062                 goto unlock;
5063
5064         if (enabled)
5065                 static_branch_enable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5066         else
5067                 static_branch_disable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5068
5069         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5070         do {
5071                 int nid;
5072
5073                 for_each_node(nid) {
5074                         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5075
5076                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5077
5078                         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
5079                         VM_WARN_ON_ONCE(!state_is_valid(lruvec));
5080
5081                         lruvec->lrugen.enabled = enabled;
5082
5083                         while (!(enabled ? fill_evictable(lruvec) : drain_evictable(lruvec))) {
5084                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5085                                 cond_resched();
5086                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5087                         }
5088
5089                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5090                 }
5091
5092                 cond_resched();
5093         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5094 unlock:
5095         mutex_unlock(&state_mutex);
5096         put_online_mems();
5097         cpus_read_unlock();
5098         cgroup_unlock();
5099 }
5100
5101 /******************************************************************************
5102  *                          sysfs interface
5103  ******************************************************************************/
5104
5105 static ssize_t min_ttl_ms_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5106 {
5107         return sysfs_emit(buf, "%u\n", jiffies_to_msecs(READ_ONCE(lru_gen_min_ttl)));
5108 }
5109
5110 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5111 static ssize_t min_ttl_ms_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5112                                 const char *buf, size_t len)
5113 {
5114         unsigned int msecs;
5115
5116         if (kstrtouint(buf, 0, &msecs))
5117                 return -EINVAL;
5118
5119         WRITE_ONCE(lru_gen_min_ttl, msecs_to_jiffies(msecs));
5120
5121         return len;
5122 }
5123
5124 static struct kobj_attribute lru_gen_min_ttl_attr = __ATTR_RW(min_ttl_ms);
5125
5126 static ssize_t enabled_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5127 {
5128         unsigned int caps = 0;
5129
5130         if (get_cap(LRU_GEN_CORE))
5131                 caps |= BIT(LRU_GEN_CORE);
5132
5133         if (should_walk_mmu())
5134                 caps |= BIT(LRU_GEN_MM_WALK);
5135
5136         if (should_clear_pmd_young())
5137                 caps |= BIT(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
5138
5139         return sysfs_emit(buf, "0x%04x\n", caps);
5140 }
5141
5142 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5143 static ssize_t enabled_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5144                              const char *buf, size_t len)
5145 {
5146         int i;
5147         unsigned int caps;
5148
5149         if (tolower(*buf) == 'n')
5150                 caps = 0;
5151         else if (tolower(*buf) == 'y')
5152                 caps = -1;
5153         else if (kstrtouint(buf, 0, &caps))
5154                 return -EINVAL;
5155
5156         for (i = 0; i < NR_LRU_GEN_CAPS; i++) {
5157                 bool enabled = caps & BIT(i);
5158
5159                 if (i == LRU_GEN_CORE)
5160                         lru_gen_change_state(enabled);
5161                 else if (enabled)
5162                         static_branch_enable(&lru_gen_caps[i]);
5163                 else
5164                         static_branch_disable(&lru_gen_caps[i]);
5165         }
5166
5167         return len;
5168 }
5169
5170 static struct kobj_attribute lru_gen_enabled_attr = __ATTR_RW(enabled);
5171
5172 static struct attribute *lru_gen_attrs[] = {
5173         &lru_gen_min_ttl_attr.attr,
5174         &lru_gen_enabled_attr.attr,
5175         NULL
5176 };
5177
5178 static const struct attribute_group lru_gen_attr_group = {
5179         .name = "lru_gen",
5180         .attrs = lru_gen_attrs,
5181 };
5182
5183 /******************************************************************************
5184  *                          debugfs interface
5185  ******************************************************************************/
5186
5187 static void *lru_gen_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
5188 {
5189         struct mem_cgroup *memcg;
5190         loff_t nr_to_skip = *pos;
5191
5192         m->private = kvmalloc(PATH_MAX, GFP_KERNEL);
5193         if (!m->private)
5194                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5195
5196         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5197         do {
5198                 int nid;
5199
5200                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5201                         if (!nr_to_skip--)
5202                                 return get_lruvec(memcg, nid);
5203                 }
5204         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5205
5206         return NULL;
5207 }
5208
5209 static void lru_gen_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
5210 {
5211         if (!IS_ERR_OR_NULL(v))
5212                 mem_cgroup_iter_break(NULL, lruvec_memcg(v));
5213
5214         kvfree(m->private);
5215         m->private = NULL;
5216 }
5217
5218 static void *lru_gen_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
5219 {
5220         int nid = lruvec_pgdat(v)->node_id;
5221         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(v);
5222
5223         ++*pos;
5224
5225         nid = next_memory_node(nid);
5226         if (nid == MAX_NUMNODES) {
5227                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
5228                 if (!memcg)
5229                         return NULL;
5230
5231                 nid = first_memory_node;
5232         }
5233
5234         return get_lruvec(memcg, nid);
5235 }
5236
5237 static void lru_gen_seq_show_full(struct seq_file *m, struct lruvec *lruvec,
5238                                   unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
5239                                   unsigned long seq)
5240 {
5241         int i;
5242         int type, tier;
5243         int hist = lru_hist_from_seq(seq);
5244         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5245         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5246
5247         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
5248                 seq_printf(m, "            %10d", tier);
5249                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5250                         const char *s = "   ";
5251                         unsigned long n[3] = {};
5252
5253                         if (seq == max_seq) {
5254                                 s = "RT ";
5255                                 n[0] = READ_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier]);
5256                                 n[1] = READ_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier]);
5257                         } else if (seq == min_seq[type] || NR_HIST_GENS > 1) {
5258                                 s = "rep";
5259                                 n[0] = atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
5260                                 n[1] = atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
5261                                 if (tier)
5262                                         n[2] = READ_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1]);
5263                         }
5264
5265                         for (i = 0; i < 3; i++)
5266                                 seq_printf(m, " %10lu%c", n[i], s[i]);
5267                 }
5268                 seq_putc(m, '\n');
5269         }
5270
5271         if (!mm_state)
5272                 return;
5273
5274         seq_puts(m, "                      ");
5275         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
5276                 const char *s = "      ";
5277                 unsigned long n = 0;
5278
5279                 if (seq == max_seq && NR_HIST_GENS == 1) {
5280                         s = "LOYNFA";
5281                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5282                 } else if (seq != max_seq && NR_HIST_GENS > 1) {
5283                         s = "loynfa";
5284                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5285                 }
5286
5287                 seq_printf(m, " %10lu%c", n, s[i]);
5288         }
5289         seq_putc(m, '\n');
5290 }
5291
5292 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5293 static int lru_gen_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
5294 {
5295         unsigned long seq;
5296         bool full = !debugfs_real_fops(m->file)->write;
5297         struct lruvec *lruvec = v;
5298         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5299         int nid = lruvec_pgdat(lruvec)->node_id;
5300         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5301         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5302         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5303
5304         if (nid == first_memory_node) {
5305                 const char *path = memcg ? m->private : "";
5306
5307 #ifdef CONFIG_MEMCG
5308                 if (memcg)
5309                         cgroup_path(memcg->css.cgroup, m->private, PATH_MAX);
5310 #endif
5311                 seq_printf(m, "memcg %5hu %s\n", mem_cgroup_id(memcg), path);
5312         }
5313
5314         seq_printf(m, " node %5d\n", nid);
5315
5316         if (!full)
5317                 seq = min_seq[LRU_GEN_ANON];
5318         else if (max_seq >= MAX_NR_GENS)
5319                 seq = max_seq - MAX_NR_GENS + 1;
5320         else
5321                 seq = 0;
5322
5323         for (; seq <= max_seq; seq++) {
5324                 int type, zone;
5325                 int gen = lru_gen_from_seq(seq);
5326                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
5327
5328                 seq_printf(m, " %10lu %10u", seq, jiffies_to_msecs(jiffies - birth));
5329
5330                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5331                         unsigned long size = 0;
5332                         char mark = full && seq < min_seq[type] ? 'x' : ' ';
5333
5334                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
5335                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
5336
5337                         seq_printf(m, " %10lu%c", size, mark);
5338                 }
5339
5340                 seq_putc(m, '\n');
5341
5342                 if (full)
5343                         lru_gen_seq_show_full(m, lruvec, max_seq, min_seq, seq);
5344         }
5345
5346         return 0;
5347 }
5348
5349 static const struct seq_operations lru_gen_seq_ops = {
5350         .start = lru_gen_seq_start,
5351         .stop = lru_gen_seq_stop,
5352         .next = lru_gen_seq_next,
5353         .show = lru_gen_seq_show,
5354 };
5355
5356 static int run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
5357                      bool can_swap, bool force_scan)
5358 {
5359         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5360         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5361
5362         if (seq < max_seq)
5363                 return 0;
5364
5365         if (seq > max_seq)
5366                 return -EINVAL;
5367
5368         if (!force_scan && min_seq[!can_swap] + MAX_NR_GENS - 1 <= max_seq)
5369                 return -ERANGE;
5370
5371         try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, force_scan);
5372
5373         return 0;
5374 }
5375
5376 static int run_eviction(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5377                         int swappiness, unsigned long nr_to_reclaim)
5378 {
5379         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5380
5381         if (seq + MIN_NR_GENS > max_seq)
5382                 return -EINVAL;
5383
5384         sc->nr_reclaimed = 0;
5385
5386         while (!signal_pending(current)) {
5387                 DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5388
5389                 if (seq < min_seq[!swappiness])
5390                         return 0;
5391
5392                 if (sc->nr_reclaimed >= nr_to_reclaim)
5393                         return 0;
5394
5395                 if (!evict_folios(lruvec, sc, swappiness))
5396                         return 0;
5397
5398                 cond_resched();
5399         }
5400
5401         return -EINTR;
5402 }
5403
5404 static int run_cmd(char cmd, int memcg_id, int nid, unsigned long seq,
5405                    struct scan_control *sc, int swappiness, unsigned long opt)
5406 {
5407         struct lruvec *lruvec;
5408         int err = -EINVAL;
5409         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
5410
5411         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || !node_state(nid, N_MEMORY))
5412                 return -EINVAL;
5413
5414         if (!mem_cgroup_disabled()) {
5415                 rcu_read_lock();
5416
5417                 memcg = mem_cgroup_from_id(memcg_id);
5418                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg))
5419                         memcg = NULL;
5420
5421                 rcu_read_unlock();
5422
5423                 if (!memcg)
5424                         return -EINVAL;
5425         }
5426
5427         if (memcg_id != mem_cgroup_id(memcg))
5428                 goto done;
5429
5430         lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5431
5432         if (swappiness < 0)
5433                 swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5434         else if (swappiness > 200)
5435                 goto done;
5436
5437         switch (cmd) {
5438         case '+':
5439                 err = run_aging(lruvec, seq, swappiness, opt);
5440                 break;
5441         case '-':
5442                 err = run_eviction(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5443                 break;
5444         }
5445 done:
5446         mem_cgroup_put(memcg);
5447
5448         return err;
5449 }
5450
5451 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5452 static ssize_t lru_gen_seq_write(struct file *file, const char __user *src,
5453                                  size_t len, loff_t *pos)
5454 {
5455         void *buf;
5456         char *cur, *next;
5457         unsigned int flags;
5458         struct blk_plug plug;
5459         int err = -EINVAL;
5460         struct scan_control sc = {
5461                 .may_writepage = true,
5462                 .may_unmap = true,
5463                 .may_swap = true,
5464                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
5465                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
5466         };
5467
5468         buf = kvmalloc(len + 1, GFP_KERNEL);
5469         if (!buf)
5470                 return -ENOMEM;
5471
5472         if (copy_from_user(buf, src, len)) {
5473                 kvfree(buf);
5474                 return -EFAULT;
5475         }
5476
5477         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
5478         flags = memalloc_noreclaim_save();
5479         blk_start_plug(&plug);
5480         if (!set_mm_walk(NULL, true)) {
5481                 err = -ENOMEM;
5482                 goto done;
5483         }
5484
5485         next = buf;
5486         next[len] = '\0';
5487
5488         while ((cur = strsep(&next, ",;\n"))) {
5489                 int n;
5490                 int end;
5491                 char cmd;
5492                 unsigned int memcg_id;
5493                 unsigned int nid;
5494                 unsigned long seq;
5495                 unsigned int swappiness = -1;
5496                 unsigned long opt = -1;
5497
5498                 cur = skip_spaces(cur);
5499                 if (!*cur)
5500                         continue;
5501
5502                 n = sscanf(cur, "%c %u %u %lu %n %u %n %lu %n", &cmd, &memcg_id, &nid,
5503                            &seq, &end, &swappiness, &end, &opt, &end);
5504                 if (n < 4 || cur[end]) {
5505                         err = -EINVAL;
5506                         break;
5507                 }
5508
5509                 err = run_cmd(cmd, memcg_id, nid, seq, &sc, swappiness, opt);
5510                 if (err)
5511                         break;
5512         }
5513 done:
5514         clear_mm_walk();
5515         blk_finish_plug(&plug);
5516         memalloc_noreclaim_restore(flags);
5517         set_task_reclaim_state(current, NULL);
5518
5519         kvfree(buf);
5520
5521         return err ? : len;
5522 }
5523
5524 static int lru_gen_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
5525 {
5526         return seq_open(file, &lru_gen_seq_ops);
5527 }
5528
5529 static const struct file_operations lru_gen_rw_fops = {
5530         .open = lru_gen_seq_open,
5531         .read = seq_read,
5532         .write = lru_gen_seq_write,
5533         .llseek = seq_lseek,
5534         .release = seq_release,
5535 };
5536
5537 static const struct file_operations lru_gen_ro_fops = {
5538         .open = lru_gen_seq_open,
5539         .read = seq_read,
5540         .llseek = seq_lseek,
5541         .release = seq_release,
5542 };
5543
5544 /******************************************************************************
5545  *                          initialization
5546  ******************************************************************************/
5547
5548 void lru_gen_init_pgdat(struct pglist_data *pgdat)
5549 {
5550         int i, j;
5551
5552         spin_lock_init(&pgdat->memcg_lru.lock);
5553
5554         for (i = 0; i < MEMCG_NR_GENS; i++) {
5555                 for (j = 0; j < MEMCG_NR_BINS; j++)
5556                         INIT_HLIST_NULLS_HEAD(&pgdat->memcg_lru.fifo[i][j], i);
5557         }
5558 }
5559
5560 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
5561 {
5562         int i;
5563         int gen, type, zone;
5564         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5565         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5566
5567         lrugen->max_seq = MIN_NR_GENS + 1;
5568         lrugen->enabled = lru_gen_enabled();
5569
5570         for (i = 0; i <= MIN_NR_GENS + 1; i++)
5571                 lrugen->timestamps[i] = jiffies;
5572
5573         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)
5574                 INIT_LIST_HEAD(&lrugen->folios[gen][type][zone]);
5575
5576         if (mm_state)
5577                 mm_state->seq = MIN_NR_GENS;
5578 }
5579
5580 #ifdef CONFIG_MEMCG
5581
5582 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5583 {
5584         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5585
5586         if (!mm_list)
5587                 return;
5588
5589         INIT_LIST_HEAD(&mm_list->fifo);
5590         spin_lock_init(&mm_list->lock);
5591 }
5592
5593 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5594 {
5595         int i;
5596         int nid;
5597         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5598
5599         VM_WARN_ON_ONCE(mm_list && !list_empty(&mm_list->fifo));
5600
5601         for_each_node(nid) {
5602                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5603                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5604
5605                 VM_WARN_ON_ONCE(memchr_inv(lruvec->lrugen.nr_pages, 0,
5606                                            sizeof(lruvec->lrugen.nr_pages)));
5607
5608                 lruvec->lrugen.list.next = LIST_POISON1;
5609
5610                 if (!mm_state)
5611                         continue;
5612
5613                 for (i = 0; i < NR_BLOOM_FILTERS; i++) {
5614                         bitmap_free(mm_state->filters[i]);
5615                         mm_state->filters[i] = NULL;
5616                 }
5617         }
5618 }
5619
5620 #endif /* CONFIG_MEMCG */
5621
5622 static int __init init_lru_gen(void)
5623 {
5624         BUILD_BUG_ON(MIN_NR_GENS + 1 >= MAX_NR_GENS);
5625         BUILD_BUG_ON(BIT(LRU_GEN_WIDTH) <= MAX_NR_GENS);
5626
5627         if (sysfs_create_group(mm_kobj, &lru_gen_attr_group))
5628                 pr_err("lru_gen: failed to create sysfs group\n");
5629
5630         debugfs_create_file("lru_gen", 0644, NULL, NULL, &lru_gen_rw_fops);
5631         debugfs_create_file("lru_gen_full", 0444, NULL, NULL, &lru_gen_ro_fops);
5632
5633         return 0;
5634 };
5635 late_initcall(init_lru_gen);
5636
5637 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
5638
5639 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5640 {
5641         BUILD_BUG();
5642 }
5643
5644 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5645 {
5646         BUILD_BUG();
5647 }
5648
5649 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5650 {
5651         BUILD_BUG();
5652 }
5653
5654 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5655
5656 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5657 {
5658         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
5659         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
5660         unsigned long nr_to_scan;
5661         enum lru_list lru;
5662         unsigned long nr_reclaimed = 0;
5663         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
5664         bool proportional_reclaim;
5665         struct blk_plug plug;
5666
5667         if (lru_gen_enabled() && !root_reclaim(sc)) {
5668                 lru_gen_shrink_lruvec(lruvec, sc);
5669                 return;
5670         }
5671
5672         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
5673
5674         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
5675         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
5676
5677         /*
5678          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
5679          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
5680          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
5681          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
5682          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
5683          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
5684          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
5685          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
5686          * dropped to zero at the first pass.
5687          */
5688         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
5689                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
5690
5691         blk_start_plug(&plug);
5692         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
5693                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
5694                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
5695                 unsigned long nr_scanned;
5696
5697                 for_each_evictable_lru(lru) {
5698                         if (nr[lru]) {
5699                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
5700                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
5701
5702                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
5703                                                             lruvec, sc);
5704                         }
5705                 }
5706
5707                 cond_resched();
5708
5709                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
5710                         continue;
5711
5712                 /*
5713                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
5714                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
5715                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
5716                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
5717                  * proportional to the original scan target.
5718                  */
5719                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
5720                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
5721
5722                 /*
5723                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
5724                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
5725                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
5726                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
5727                  */
5728                 if (!nr_file || !nr_anon)
5729                         break;
5730
5731                 if (nr_file > nr_anon) {
5732                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
5733                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
5734                         lru = LRU_BASE;
5735                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
5736                 } else {
5737                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
5738                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
5739                         lru = LRU_FILE;
5740                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
5741                 }
5742
5743                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
5744                 nr[lru] = 0;
5745                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
5746
5747                 /*
5748                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
5749                  * scan target and the percentage scanning already complete
5750                  */
5751                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
5752                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5753                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5754                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5755
5756                 lru += LRU_ACTIVE;
5757                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5758                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5759                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5760         }
5761         blk_finish_plug(&plug);
5762         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
5763
5764         /*
5765          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
5766          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
5767          */
5768         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
5769             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
5770                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
5771                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
5772 }
5773
5774 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
5775 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
5776 {
5777         if (gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask) && sc->order &&
5778                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
5779                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
5780                 return true;
5781
5782         return false;
5783 }
5784
5785 /*
5786  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
5787  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
5788  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
5789  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
5790  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
5791  */
5792 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
5793                                         unsigned long nr_reclaimed,
5794                                         struct scan_control *sc)
5795 {
5796         unsigned long pages_for_compaction;
5797         unsigned long inactive_lru_pages;
5798         int z;
5799
5800         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
5801         if (!in_reclaim_compaction(sc))
5802                 return false;
5803
5804         /*
5805          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
5806          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
5807          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
5808          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
5809          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
5810          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
5811          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
5812          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
5813          */
5814         if (!nr_reclaimed)
5815                 return false;
5816
5817         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
5818         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
5819                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
5820                 if (!managed_zone(zone))
5821                         continue;
5822
5823                 /* Allocation can already succeed, nothing to do */
5824                 if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
5825                                       sc->reclaim_idx, 0))
5826                         return false;
5827
5828                 if (compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
5829                         return false;
5830         }
5831
5832         /*
5833          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
5834          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
5835          */
5836         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
5837         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
5838         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
5839                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
5840
5841         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
5842 }
5843
5844 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5845 {
5846         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
5847         struct mem_cgroup *memcg;
5848
5849         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
5850         do {
5851                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
5852                 unsigned long reclaimed;
5853                 unsigned long scanned;
5854
5855                 /*
5856                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
5857                  * aren't eligible for reclaim - either because they
5858                  * don't have any reclaimable pages, or because their
5859                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
5860                  */
5861                 cond_resched();
5862
5863                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
5864
5865                 if (mem_cgroup_below_min(target_memcg, memcg)) {
5866                         /*
5867                          * Hard protection.
5868                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
5869                          */
5870                         continue;
5871                 } else if (mem_cgroup_below_low(target_memcg, memcg)) {
5872                         /*
5873                          * Soft protection.
5874                          * Respect the protection only as long as
5875                          * there is an unprotected supply
5876                          * of reclaimable memory from other cgroups.
5877                          */
5878                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
5879                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
5880                                 continue;
5881                         }
5882                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
5883                 }
5884
5885                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5886                 scanned = sc->nr_scanned;
5887
5888                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
5889
5890                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
5891                             sc->priority);
5892
5893                 /* Record the group's reclaim efficiency */
5894                 if (!sc->proactive)
5895                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
5896                                    sc->nr_scanned - scanned,
5897                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
5898
5899         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
5900 }
5901
5902 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5903 {
5904         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned, nr_node_reclaimed;
5905         struct lruvec *target_lruvec;
5906         bool reclaimable = false;
5907
5908         if (lru_gen_enabled() && root_reclaim(sc)) {
5909                 lru_gen_shrink_node(pgdat, sc);
5910                 return;
5911         }
5912
5913         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
5914
5915 again:
5916         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
5917
5918         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5919         nr_scanned = sc->nr_scanned;
5920
5921         prepare_scan_control(pgdat, sc);
5922
5923         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
5924
5925         flush_reclaim_state(sc);
5926
5927         nr_node_reclaimed = sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed;
5928
5929         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
5930         if (!sc->proactive)
5931                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
5932                            sc->nr_scanned - nr_scanned, nr_node_reclaimed);
5933
5934         if (nr_node_reclaimed)
5935                 reclaimable = true;
5936
5937         if (current_is_kswapd()) {
5938                 /*
5939                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
5940                  * it implies that the long-lived page allocation rate
5941                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
5942                  * global limits are not being effective at throttling
5943                  * processes due to the page distribution throughout
5944                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
5945                  * device. The only option is to throttle from reclaim
5946                  * context which is not ideal as there is no guarantee
5947                  * the dirtying process is throttled in the same way
5948                  * balance_dirty_pages() manages.
5949                  *
5950                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
5951                  * count the number of pages under pages flagged for
5952                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
5953                  * in the nr_immediate check below.
5954                  */
5955                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
5956                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
5957
5958                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
5959                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
5960                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
5961
5962                 /*
5963                  * If kswapd scans pages marked for immediate
5964                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
5965                  * implies that pages are cycling through the LRU
5966                  * faster than they are written so forcibly stall
5967                  * until some pages complete writeback.
5968                  */
5969                 if (sc->nr.immediate)
5970                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
5971         }
5972
5973         /*
5974          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
5975          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
5976          *
5977          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
5978          * stalling in reclaim_throttle().
5979          */
5980         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested) {
5981                 if (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))
5982                         set_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
5983
5984                 if (current_is_kswapd())
5985                         set_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
5986         }
5987
5988         /*
5989          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
5990          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
5991          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
5992          * the LRU too quickly.
5993          */
5994         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
5995             !sc->hibernation_mode &&
5996             (test_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags) ||
5997              test_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags)))
5998                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
5999
6000         if (should_continue_reclaim(pgdat, nr_node_reclaimed, sc))
6001                 goto again;
6002
6003         /*
6004          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
6005          * many failures to reclaim anything from them and goes to
6006          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
6007          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
6008          */
6009         if (reclaimable)
6010                 pgdat->kswapd_failures = 0;
6011         else if (sc->cache_trim_mode)
6012                 sc->cache_trim_mode_failed = 1;
6013 }
6014
6015 /*
6016  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
6017  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
6018  * should reclaim first.
6019  */
6020 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
6021 {
6022         unsigned long watermark;
6023
6024         if (!gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask))
6025                 return false;
6026
6027         /* Allocation can already succeed, nothing to do */
6028         if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
6029                               sc->reclaim_idx, 0))
6030                 return true;
6031
6032         /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
6033         if (!compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
6034                 return false;
6035
6036         /*
6037          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
6038          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
6039          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
6040          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
6041          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
6042          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
6043          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
6044          */
6045         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
6046
6047         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
6048 }
6049
6050 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6051 {
6052         /*
6053          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
6054          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
6055          */
6056         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
6057                 wait_queue_head_t *wqh;
6058
6059                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
6060                 if (waitqueue_active(wqh))
6061                         wake_up(wqh);
6062
6063                 return;
6064         }
6065
6066         /*
6067          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
6068          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
6069          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
6070          * LRU.
6071          */
6072         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
6073                 return;
6074
6075         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
6076         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
6077                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
6078 }
6079
6080 /*
6081  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
6082  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
6083  * request.
6084  *
6085  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
6086  * scan then give up on it.
6087  */
6088 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
6089 {
6090         struct zoneref *z;
6091         struct zone *zone;
6092         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6093         unsigned long nr_soft_scanned;
6094         gfp_t orig_mask;
6095         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
6096         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
6097
6098         /*
6099          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
6100          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
6101          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
6102          */
6103         orig_mask = sc->gfp_mask;
6104         if (buffer_heads_over_limit) {
6105                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
6106                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
6107         }
6108
6109         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6110                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
6111                 /*
6112                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
6113                  * to global LRU.
6114                  */
6115                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
6116                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
6117                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
6118                                 continue;
6119
6120                         /*
6121                          * If we already have plenty of memory free for
6122                          * compaction in this zone, don't free any more.
6123                          * Even though compaction is invoked for any
6124                          * non-zero order, only frequent costly order
6125                          * reclamation is disruptive enough to become a
6126                          * noticeable problem, like transparent huge
6127                          * page allocations.
6128                          */
6129                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
6130                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
6131                             compaction_ready(zone, sc)) {
6132                                 sc->compaction_ready = true;
6133                                 continue;
6134                         }
6135
6136                         /*
6137                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
6138                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
6139                          * node may be shrunk multiple times but in that case
6140                          * the user prefers lower zones being preserved.
6141                          */
6142                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6143                                 continue;
6144
6145                         /*
6146                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
6147                          * and returns the number of reclaimed pages and
6148                          * scanned pages. This works for global memory pressure
6149                          * and balancing, not for a memcg's limit.
6150                          */
6151                         nr_soft_scanned = 0;
6152                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
6153                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
6154                                                 &nr_soft_scanned);
6155                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6156                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
6157                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
6158                 }
6159
6160                 if (!first_pgdat)
6161                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
6162
6163                 /* See comment about same check for global reclaim above */
6164                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6165                         continue;
6166                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6167                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
6168         }
6169
6170         if (first_pgdat)
6171                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
6172
6173         /*
6174          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
6175          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
6176          */
6177         sc->gfp_mask = orig_mask;
6178 }
6179
6180 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
6181 {
6182         struct lruvec *target_lruvec;
6183         unsigned long refaults;
6184
6185         if (lru_gen_enabled())
6186                 return;
6187
6188         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
6189         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
6190         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] = refaults;
6191         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
6192         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] = refaults;
6193 }
6194
6195 /*
6196  * This is the main entry point to direct page reclaim.
6197  *
6198  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
6199  * are "out of memory" and something needs to be killed.
6200  *
6201  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
6202  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
6203  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
6204  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
6205  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
6206  * work, and the allocation attempt will fail.
6207  *
6208  * returns:     0, if no pages reclaimed
6209  *              else, the number of pages reclaimed
6210  */
6211 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
6212                                           struct scan_control *sc)
6213 {
6214         int initial_priority = sc->priority;
6215         pg_data_t *last_pgdat;
6216         struct zoneref *z;
6217         struct zone *zone;
6218 retry:
6219         delayacct_freepages_start();
6220
6221         if (!cgroup_reclaim(sc))
6222                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
6223
6224         do {
6225                 if (!sc->proactive)
6226                         vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
6227                                         sc->priority);
6228                 sc->nr_scanned = 0;
6229                 shrink_zones(zonelist, sc);
6230
6231                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
6232                         break;
6233
6234                 if (sc->compaction_ready)
6235                         break;
6236
6237                 /*
6238                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
6239                  * writepage even in laptop mode.
6240                  */
6241                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
6242                         sc->may_writepage = 1;
6243         } while (--sc->priority >= 0);
6244
6245         last_pgdat = NULL;
6246         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
6247                                         sc->nodemask) {
6248                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6249                         continue;
6250                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6251
6252                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
6253
6254                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
6255                         struct lruvec *lruvec;
6256
6257                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
6258                                                    zone->zone_pgdat);
6259                         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6260                 }
6261         }
6262
6263         delayacct_freepages_end();
6264
6265         if (sc->nr_reclaimed)
6266                 return sc->nr_reclaimed;
6267
6268         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
6269         if (sc->compaction_ready)
6270                 return 1;
6271
6272         /*
6273          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
6274          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
6275          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
6276          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
6277          * instead of doing costly eligibility calculations of the
6278          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
6279          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
6280          */
6281         if (sc->skipped_deactivate) {
6282                 sc->priority = initial_priority;
6283                 sc->force_deactivate = 1;
6284                 sc->skipped_deactivate = 0;
6285                 goto retry;
6286         }
6287
6288         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
6289         if (sc->memcg_low_skipped) {
6290                 sc->priority = initial_priority;
6291                 sc->force_deactivate = 0;
6292                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
6293                 sc->memcg_low_skipped = 0;
6294                 goto retry;
6295         }
6296
6297         return 0;
6298 }
6299
6300 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
6301 {
6302         struct zone *zone;
6303         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
6304         unsigned long free_pages = 0;
6305         int i;
6306         bool wmark_ok;
6307
6308         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6309                 return true;
6310
6311         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
6312                 zone = &pgdat->node_zones[i];
6313                 if (!managed_zone(zone))
6314                         continue;
6315
6316                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
6317                         continue;
6318
6319                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
6320                 free_pages += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
6321         }
6322
6323         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
6324         if (!pfmemalloc_reserve)
6325                 return true;
6326
6327         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
6328
6329         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
6330         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
6331                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
6332                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
6333
6334                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
6335         }
6336
6337         return wmark_ok;
6338 }
6339
6340 /*
6341  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
6342  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
6343  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
6344  * when the low watermark is reached.
6345  *
6346  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
6347  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
6348  */
6349 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
6350                                         nodemask_t *nodemask)
6351 {
6352         struct zoneref *z;
6353         struct zone *zone;
6354         pg_data_t *pgdat = NULL;
6355
6356         /*
6357          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
6358          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
6359          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
6360          * committing a transaction where throttling it could forcing other
6361          * processes to block on log_wait_commit().
6362          */
6363         if (current->flags & PF_KTHREAD)
6364                 goto out;
6365
6366         /*
6367          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
6368          * It should return quickly so it can exit and free its memory
6369          */
6370         if (fatal_signal_pending(current))
6371                 goto out;
6372
6373         /*
6374          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
6375          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
6376          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
6377          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
6378          *
6379          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
6380          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
6381          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
6382          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
6383          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
6384          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
6385          * should make reasonable progress.
6386          */
6387         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6388                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
6389                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
6390                         continue;
6391
6392                 /* Throttle based on the first usable node */
6393                 pgdat = zone->zone_pgdat;
6394                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
6395                         goto out;
6396                 break;
6397         }
6398
6399         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
6400         if (!pgdat)
6401                 goto out;
6402
6403         /* Account for the throttling */
6404         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
6405
6406         /*
6407          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
6408          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
6409          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
6410          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
6411          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
6412          * second before continuing.
6413          */
6414         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
6415                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
6416                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
6417         else
6418                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
6419                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
6420                         allow_direct_reclaim(pgdat));
6421
6422         if (fatal_signal_pending(current))
6423                 return true;
6424
6425 out:
6426         return false;
6427 }
6428
6429 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
6430                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
6431 {
6432         unsigned long nr_reclaimed;
6433         struct scan_control sc = {
6434                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6435                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
6436                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
6437                 .order = order,
6438                 .nodemask = nodemask,
6439                 .priority = DEF_PRIORITY,
6440                 .may_writepage = !laptop_mode,
6441                 .may_unmap = 1,
6442                 .may_swap = 1,
6443         };
6444
6445         /*
6446          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
6447          * Confirm they are large enough for max values.
6448          */
6449         BUILD_BUG_ON(MAX_PAGE_ORDER >= S8_MAX);
6450         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
6451         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
6452
6453         /*
6454          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
6455          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
6456          * point.
6457          */
6458         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
6459                 return 1;
6460
6461         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6462         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
6463
6464         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6465
6466         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
6467         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6468
6469         return nr_reclaimed;
6470 }
6471
6472 #ifdef CONFIG_MEMCG
6473
6474 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
6475 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
6476                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
6477                                                 pg_data_t *pgdat,
6478                                                 unsigned long *nr_scanned)
6479 {
6480         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6481         struct scan_control sc = {
6482                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6483                 .target_mem_cgroup = memcg,
6484                 .may_writepage = !laptop_mode,
6485                 .may_unmap = 1,
6486                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6487                 .may_swap = !noswap,
6488         };
6489
6490         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
6491
6492         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
6493                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
6494
6495         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
6496                                                       sc.gfp_mask);
6497
6498         /*
6499          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
6500          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
6501          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
6502          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
6503          * the priority and make it zero.
6504          */
6505         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
6506
6507         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
6508
6509         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
6510
6511         return sc.nr_reclaimed;
6512 }
6513
6514 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
6515                                            unsigned long nr_pages,
6516                                            gfp_t gfp_mask,
6517                                            unsigned int reclaim_options)
6518 {
6519         unsigned long nr_reclaimed;
6520         unsigned int noreclaim_flag;
6521         struct scan_control sc = {
6522                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
6523                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
6524                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
6525                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6526                 .target_mem_cgroup = memcg,
6527                 .priority = DEF_PRIORITY,
6528                 .may_writepage = !laptop_mode,
6529                 .may_unmap = 1,
6530                 .may_swap = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_MAY_SWAP),
6531                 .proactive = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_PROACTIVE),
6532         };
6533         /*
6534          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
6535          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
6536          * the reclaim does not bail out early.
6537          */
6538         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
6539
6540         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6541         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
6542         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
6543
6544         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6545
6546         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
6547         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
6548         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6549
6550         return nr_reclaimed;
6551 }
6552 #endif
6553
6554 static void kswapd_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
6555 {
6556         struct mem_cgroup *memcg;
6557         struct lruvec *lruvec;
6558
6559         if (lru_gen_enabled()) {
6560                 lru_gen_age_node(pgdat, sc);
6561                 return;
6562         }
6563
6564         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
6565                 return;
6566
6567         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6568         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6569                 return;
6570
6571         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
6572         do {
6573                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6574                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6575                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6576                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
6577         } while (memcg);
6578 }
6579
6580 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6581 {
6582         int i;
6583         struct zone *zone;
6584
6585         /*
6586          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
6587          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
6588          * should not be checked at the same time as reclaim would
6589          * start prematurely when there is no boosting and a lower
6590          * zone is balanced.
6591          */
6592         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
6593                 zone = pgdat->node_zones + i;
6594                 if (!managed_zone(zone))
6595                         continue;
6596
6597                 if (zone->watermark_boost)
6598                         return true;
6599         }
6600
6601         return false;
6602 }
6603
6604 /*
6605  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
6606  * and highest_zoneidx
6607  */
6608 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6609 {
6610         int i;
6611         unsigned long mark = -1;
6612         struct zone *zone;
6613
6614         /*
6615          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
6616          * meet watermarks.
6617          */
6618         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6619                 zone = pgdat->node_zones + i;
6620
6621                 if (!managed_zone(zone))
6622                         continue;
6623
6624                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
6625                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
6626                 else
6627                         mark = high_wmark_pages(zone);
6628                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
6629                         return true;
6630         }
6631
6632         /*
6633          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
6634          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
6635          * allocation tries to wake a remote kswapd.
6636          */
6637         if (mark == -1)
6638                 return true;
6639
6640         return false;
6641 }
6642
6643 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
6644 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
6645 {
6646         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6647
6648         clear_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &lruvec->flags);
6649         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6650         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6651         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6652 }
6653
6654 /*
6655  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
6656  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
6657  *
6658  * Returns true if kswapd is ready to sleep
6659  */
6660 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
6661                                 int highest_zoneidx)
6662 {
6663         /*
6664          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
6665          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
6666          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
6667          * throttled. There is also a potential race if processes get
6668          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
6669          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
6670          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
6671          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
6672          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
6673          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
6674          * that here we are under prepare_to_wait().
6675          */
6676         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
6677                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6678
6679         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
6680         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6681                 return true;
6682
6683         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
6684                 clear_pgdat_congested(pgdat);
6685                 return true;
6686         }
6687
6688         return false;
6689 }
6690
6691 /*
6692  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
6693  * zone that is currently unbalanced.
6694  *
6695  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
6696  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
6697  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
6698  */
6699 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
6700                                struct scan_control *sc)
6701 {
6702         struct zone *zone;
6703         int z;
6704
6705         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
6706         sc->nr_to_reclaim = 0;
6707         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6708                 zone = pgdat->node_zones + z;
6709                 if (!managed_zone(zone))
6710                         continue;
6711
6712                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
6713         }
6714
6715         /*
6716          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
6717          * now pressure is applied based on node LRU order.
6718          */
6719         shrink_node(pgdat, sc);
6720
6721         /*
6722          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
6723          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
6724          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
6725          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
6726          * can direct reclaim/compact.
6727          */
6728         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
6729                 sc->order = 0;
6730
6731         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
6732 }
6733
6734 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
6735 static inline void
6736 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
6737 {
6738         int i;
6739         struct zone *zone;
6740
6741         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6742                 zone = pgdat->node_zones + i;
6743
6744                 if (!managed_zone(zone))
6745                         continue;
6746
6747                 if (active)
6748                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6749                 else
6750                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6751         }
6752 }
6753
6754 static inline void
6755 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6756 {
6757         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
6758 }
6759
6760 static inline void
6761 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6762 {
6763         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
6764 }
6765
6766 /*
6767  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
6768  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
6769  * balanced.
6770  *
6771  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
6772  *
6773  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
6774  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
6775  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
6776  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
6777  * balanced.
6778  */
6779 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6780 {
6781         int i;
6782         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6783         unsigned long nr_soft_scanned;
6784         unsigned long pflags;
6785         unsigned long nr_boost_reclaim;
6786         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
6787         bool boosted;
6788         struct zone *zone;
6789         struct scan_control sc = {
6790                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
6791                 .order = order,
6792                 .may_unmap = 1,
6793         };
6794
6795         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6796         psi_memstall_enter(&pflags);
6797         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6798
6799         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
6800
6801         /*
6802          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
6803          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
6804          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
6805          */
6806         nr_boost_reclaim = 0;
6807         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6808                 zone = pgdat->node_zones + i;
6809                 if (!managed_zone(zone))
6810                         continue;
6811
6812                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
6813                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
6814         }
6815         boosted = nr_boost_reclaim;
6816
6817 restart:
6818         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6819         sc.priority = DEF_PRIORITY;
6820         do {
6821                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
6822                 bool raise_priority = true;
6823                 bool balanced;
6824                 bool ret;
6825                 bool was_frozen;
6826
6827                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
6828
6829                 /*
6830                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
6831                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
6832                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
6833                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
6834                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
6835                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
6836                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
6837                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
6838                  */
6839                 if (buffer_heads_over_limit) {
6840                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
6841                                 zone = pgdat->node_zones + i;
6842                                 if (!managed_zone(zone))
6843                                         continue;
6844
6845                                 sc.reclaim_idx = i;
6846                                 break;
6847                         }
6848                 }
6849
6850                 /*
6851                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
6852                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
6853                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
6854                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
6855                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
6856                  */
6857                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
6858                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
6859                         nr_boost_reclaim = 0;
6860                         goto restart;
6861                 }
6862
6863                 /*
6864                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
6865                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
6866                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
6867                  */
6868                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
6869                         goto out;
6870
6871                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
6872                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
6873                         raise_priority = false;
6874
6875                 /*
6876                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
6877                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
6878                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
6879                  * reclaim will be aborted.
6880                  */
6881                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
6882                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
6883
6884                 /*
6885                  * Do some background aging, to give pages a chance to be
6886                  * referenced before reclaiming. All pages are rotated
6887                  * regardless of classzone as this is about consistent aging.
6888                  */
6889                 kswapd_age_node(pgdat, &sc);
6890
6891                 /*
6892                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
6893                  * even in laptop mode.
6894                  */
6895                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
6896                         sc.may_writepage = 1;
6897
6898                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
6899                 sc.nr_scanned = 0;
6900                 nr_soft_scanned = 0;
6901                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
6902                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
6903                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6904
6905                 /*
6906                  * There should be no need to raise the scanning priority if
6907                  * enough pages are already being scanned that that high
6908                  * watermark would be met at 100% efficiency.
6909                  */
6910                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
6911                         raise_priority = false;
6912
6913                 /*
6914                  * If the low watermark is met there is no need for processes
6915                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
6916                  * able to safely make forward progress. Wake them
6917                  */
6918                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
6919                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
6920                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6921
6922                 /* Check if kswapd should be suspending */
6923                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6924                 ret = kthread_freezable_should_stop(&was_frozen);
6925                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6926                 if (was_frozen || ret)
6927                         break;
6928
6929                 /*
6930                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
6931                  * progress in reclaiming pages
6932                  */
6933                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
6934                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
6935
6936                 /*
6937                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
6938                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
6939                  * extreme circumstances.
6940                  */
6941                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
6942                         break;
6943
6944                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
6945                         sc.priority--;
6946         } while (sc.priority >= 1);
6947
6948         /*
6949          * Restart only if it went through the priority loop all the way,
6950          * but cache_trim_mode didn't work.
6951          */
6952         if (!sc.nr_reclaimed && sc.priority < 1 &&
6953             !sc.no_cache_trim_mode && sc.cache_trim_mode_failed) {
6954                 sc.no_cache_trim_mode = 1;
6955                 goto restart;
6956         }
6957
6958         if (!sc.nr_reclaimed)
6959                 pgdat->kswapd_failures++;
6960
6961 out:
6962         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6963
6964         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
6965         if (boosted) {
6966                 unsigned long flags;
6967
6968                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6969                         if (!zone_boosts[i])
6970                                 continue;
6971
6972                         /* Increments are under the zone lock */
6973                         zone = pgdat->node_zones + i;
6974                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6975                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
6976                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6977                 }
6978
6979                 /*
6980                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
6981                  * pageblocks.
6982                  */
6983                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
6984         }
6985
6986         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
6987         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6988         psi_memstall_leave(&pflags);
6989         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6990
6991         /*
6992          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
6993          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
6994          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
6995          * remain at the higher level.
6996          */
6997         return sc.order;
6998 }
6999
7000 /*
7001  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
7002  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
7003  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
7004  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
7005  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
7006  */
7007 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
7008                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
7009 {
7010         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7011
7012         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
7013 }
7014
7015 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
7016                                 unsigned int highest_zoneidx)
7017 {
7018         long remaining = 0;
7019         DEFINE_WAIT(wait);
7020
7021         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
7022                 return;
7023
7024         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7025
7026         /*
7027          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
7028          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
7029          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
7030          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
7031          * succeed.
7032          */
7033         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7034                 /*
7035                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
7036                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
7037                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
7038                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
7039                  */
7040                 reset_isolation_suitable(pgdat);
7041
7042                 /*
7043                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
7044                  * allocation of the requested order possible.
7045                  */
7046                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
7047
7048                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
7049
7050                 /*
7051                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
7052                  * order. The values will either be from a wakeup request or
7053                  * the previous request that slept prematurely.
7054                  */
7055                 if (remaining) {
7056                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
7057                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7058                                                         highest_zoneidx));
7059
7060                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
7061                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
7062                 }
7063
7064                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7065                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7066         }
7067
7068         /*
7069          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
7070          * go fully to sleep until explicitly woken up.
7071          */
7072         if (!remaining &&
7073             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7074                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
7075
7076                 /*
7077                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
7078                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
7079                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
7080                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
7081                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
7082                  * them before going back to sleep.
7083                  */
7084                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
7085
7086                 if (!kthread_should_stop())
7087                         schedule();
7088
7089                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
7090         } else {
7091                 if (remaining)
7092                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
7093                 else
7094                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
7095         }
7096         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7097 }
7098
7099 /*
7100  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
7101  * from the init process.
7102  *
7103  * This basically trickles out pages so that we have _some_
7104  * free memory available even if there is no other activity
7105  * that frees anything up. This is needed for things like routing
7106  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
7107  * asynchronous contexts that cannot page things out.
7108  *
7109  * If there are applications that are active memory-allocators
7110  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
7111  */
7112 static int kswapd(void *p)
7113 {
7114         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
7115         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
7116         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
7117         struct task_struct *tsk = current;
7118         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
7119
7120         if (!cpumask_empty(cpumask))
7121                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
7122
7123         /*
7124          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
7125          * and that if we need more memory we should get access to it
7126          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
7127          * never get caught in the normal page freeing logic.
7128          *
7129          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
7130          * you need a small amount of memory in order to be able to
7131          * page out something else, and this flag essentially protects
7132          * us from recursively trying to free more memory as we're
7133          * trying to free the first piece of memory in the first place).
7134          */
7135         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
7136         set_freezable();
7137
7138         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7139         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7140         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
7141         for ( ; ; ) {
7142                 bool was_frozen;
7143
7144                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7145                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7146                                                         highest_zoneidx);
7147
7148 kswapd_try_sleep:
7149                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
7150                                         highest_zoneidx);
7151
7152                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
7153                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7154                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7155                                                         highest_zoneidx);
7156                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7157                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7158
7159                 if (kthread_freezable_should_stop(&was_frozen))
7160                         break;
7161
7162                 /*
7163                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
7164                  * after returning from the refrigerator
7165                  */
7166                 if (was_frozen)
7167                         continue;
7168
7169                 /*
7170                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
7171                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
7172                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
7173                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
7174                  * but kcompactd is woken to compact for the original
7175                  * request (alloc_order).
7176                  */
7177                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
7178                                                 alloc_order);
7179                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
7180                                                 highest_zoneidx);
7181                 if (reclaim_order < alloc_order)
7182                         goto kswapd_try_sleep;
7183         }
7184
7185         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
7186
7187         return 0;
7188 }
7189
7190 /*
7191  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
7192  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
7193  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
7194  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
7195  * needed.
7196  */
7197 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
7198                    enum zone_type highest_zoneidx)
7199 {
7200         pg_data_t *pgdat;
7201         enum zone_type curr_idx;
7202
7203         if (!managed_zone(zone))
7204                 return;
7205
7206         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
7207                 return;
7208
7209         pgdat = zone->zone_pgdat;
7210         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7211
7212         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
7213                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
7214
7215         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
7216                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
7217
7218         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
7219                 return;
7220
7221         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
7222         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
7223             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
7224              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
7225                 /*
7226                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
7227                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
7228                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
7229                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
7230                  * ratelimit its work.
7231                  */
7232                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
7233                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
7234                 return;
7235         }
7236
7237         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
7238                                       gfp_flags);
7239         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
7240 }
7241
7242 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
7243 /*
7244  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
7245  * freed pages.
7246  *
7247  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
7248  * LRU order by reclaiming preferentially
7249  * inactive > active > active referenced > active mapped
7250  */
7251 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
7252 {
7253         struct scan_control sc = {
7254                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
7255                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
7256                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
7257                 .priority = DEF_PRIORITY,
7258                 .may_writepage = 1,
7259                 .may_unmap = 1,
7260                 .may_swap = 1,
7261                 .hibernation_mode = 1,
7262         };
7263         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
7264         unsigned long nr_reclaimed;
7265         unsigned int noreclaim_flag;
7266
7267         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7268         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7269         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7270
7271         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
7272
7273         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7274         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7275         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7276
7277         return nr_reclaimed;
7278 }
7279 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
7280
7281 /*
7282  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
7283  */
7284 void __meminit kswapd_run(int nid)
7285 {
7286         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7287
7288         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7289         if (!pgdat->kswapd) {
7290                 pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
7291                 if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
7292                         /* failure at boot is fatal */
7293                         pr_err("Failed to start kswapd on node %d,ret=%ld\n",
7294                                    nid, PTR_ERR(pgdat->kswapd));
7295                         BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
7296                         pgdat->kswapd = NULL;
7297                 }
7298         }
7299         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7300 }
7301
7302 /*
7303  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
7304  * be holding mem_hotplug_begin/done().
7305  */
7306 void __meminit kswapd_stop(int nid)
7307 {
7308         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7309         struct task_struct *kswapd;
7310
7311         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7312         kswapd = pgdat->kswapd;
7313         if (kswapd) {
7314                 kthread_stop(kswapd);
7315                 pgdat->kswapd = NULL;
7316         }
7317         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7318 }
7319
7320 static int __init kswapd_init(void)
7321 {
7322         int nid;
7323
7324         swap_setup();
7325         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
7326                 kswapd_run(nid);
7327         return 0;
7328 }
7329
7330 module_init(kswapd_init)
7331
7332 #ifdef CONFIG_NUMA
7333 /*
7334  * Node reclaim mode
7335  *
7336  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
7337  * the watermarks.
7338  */
7339 int node_reclaim_mode __read_mostly;
7340
7341 /*
7342  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
7343  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
7344  * a zone.
7345  */
7346 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
7347
7348 /*
7349  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
7350  * occur.
7351  */
7352 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
7353
7354 /*
7355  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
7356  * slab reclaim needs to occur.
7357  */
7358 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
7359
7360 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
7361 {
7362         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
7363         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
7364                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
7365
7366         /*
7367          * It's possible for there to be more file mapped pages than
7368          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
7369          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
7370          */
7371         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
7372 }
7373
7374 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
7375 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
7376 {
7377         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
7378         unsigned long delta = 0;
7379
7380         /*
7381          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
7382          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
7383          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
7384          * a better estimate
7385          */
7386         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
7387                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
7388         else
7389                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
7390
7391         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
7392         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
7393                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
7394
7395         /* Watch for any possible underflows due to delta */
7396         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
7397                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
7398
7399         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
7400 }
7401
7402 /*
7403  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
7404  */
7405 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7406 {
7407         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
7408         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
7409         struct task_struct *p = current;
7410         unsigned int noreclaim_flag;
7411         struct scan_control sc = {
7412                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
7413                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7414                 .order = order,
7415                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
7416                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
7417                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
7418                 .may_swap = 1,
7419                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
7420         };
7421         unsigned long pflags;
7422
7423         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
7424                                            sc.gfp_mask);
7425
7426         cond_resched();
7427         psi_memstall_enter(&pflags);
7428         delayacct_freepages_start();
7429         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7430         /*
7431          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
7432          */
7433         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7434         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
7435
7436         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages ||
7437             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) > pgdat->min_slab_pages) {
7438                 /*
7439                  * Free memory by calling shrink node with increasing
7440                  * priorities until we have enough memory freed.
7441                  */
7442                 do {
7443                         shrink_node(pgdat, &sc);
7444                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
7445         }
7446
7447         set_task_reclaim_state(p, NULL);
7448         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7449         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7450         psi_memstall_leave(&pflags);
7451         delayacct_freepages_end();
7452
7453         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
7454
7455         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
7456 }
7457
7458 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7459 {
7460         int ret;
7461
7462         /*
7463          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
7464          * slab pages if we are over the defined limits.
7465          *
7466          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
7467          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
7468          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
7469          * if less than a specified percentage of the node is used by
7470          * unmapped file backed pages.
7471          */
7472         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
7473             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
7474             pgdat->min_slab_pages)
7475                 return NODE_RECLAIM_FULL;
7476
7477         /*
7478          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
7479          */
7480         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
7481                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7482
7483         /*
7484          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
7485          * have associated processors. This will favor the local processor
7486          * over remote processors and spread off node memory allocations
7487          * as wide as possible.
7488          */
7489         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
7490                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7491
7492         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
7493                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7494
7495         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
7496         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
7497
7498         if (!ret)
7499                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
7500
7501         return ret;
7502 }
7503 #endif
7504
7505 /**
7506  * check_move_unevictable_folios - Move evictable folios to appropriate zone
7507  * lru list
7508  * @fbatch: Batch of lru folios to check.
7509  *
7510  * Checks folios for evictability, if an evictable folio is in the unevictable
7511  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
7512  * should be only used for lru folios.
7513  */
7514 void check_move_unevictable_folios(struct folio_batch *fbatch)
7515 {
7516         struct lruvec *lruvec = NULL;
7517         int pgscanned = 0;
7518         int pgrescued = 0;
7519         int i;
7520
7521         for (i = 0; i < fbatch->nr; i++) {
7522                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
7523                 int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
7524
7525                 pgscanned += nr_pages;
7526
7527                 /* block memcg migration while the folio moves between lrus */
7528                 if (!folio_test_clear_lru(folio))
7529                         continue;
7530
7531                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
7532                 if (folio_evictable(folio) && folio_test_unevictable(folio)) {
7533                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
7534                         folio_clear_unevictable(folio);
7535                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
7536                         pgrescued += nr_pages;
7537                 }
7538                 folio_set_lru(folio);
7539         }
7540
7541         if (lruvec) {
7542                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
7543                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7544                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
7545         } else if (pgscanned) {
7546                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7547         }
7548 }
7549 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_folios);
This page took 0.45613 seconds and 4 git commands to generate.