]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
mm: make alloc_contig_range work at pageblock granularity
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar ([email protected]).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59 #include <linux/sched/sysctl.h>
60
61 #include "internal.h"
62 #include "swap.h"
63
64 #define CREATE_TRACE_POINTS
65 #include <trace/events/vmscan.h>
66
67 struct scan_control {
68         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
69         unsigned long nr_to_reclaim;
70
71         /*
72          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
73          * are scanned.
74          */
75         nodemask_t      *nodemask;
76
77         /*
78          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
79          * primary target of this reclaim invocation.
80          */
81         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
82
83         /*
84          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
85          */
86         unsigned long   anon_cost;
87         unsigned long   file_cost;
88
89         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
90 #define DEACTIVATE_ANON 1
91 #define DEACTIVATE_FILE 2
92         unsigned int may_deactivate:2;
93         unsigned int force_deactivate:1;
94         unsigned int skipped_deactivate:1;
95
96         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
97         unsigned int may_writepage:1;
98
99         /* Can mapped pages be reclaimed? */
100         unsigned int may_unmap:1;
101
102         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
103         unsigned int may_swap:1;
104
105         /*
106          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
107          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
108          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
109          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
110          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
111          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
112          */
113         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
114         unsigned int memcg_low_skipped:1;
115
116         unsigned int hibernation_mode:1;
117
118         /* One of the zones is ready for compaction */
119         unsigned int compaction_ready:1;
120
121         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
122         unsigned int cache_trim_mode:1;
123
124         /* The file pages on the current node are dangerously low */
125         unsigned int file_is_tiny:1;
126
127         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
128         unsigned int no_demotion:1;
129
130         /* Allocation order */
131         s8 order;
132
133         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
134         s8 priority;
135
136         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
137         s8 reclaim_idx;
138
139         /* This context's GFP mask */
140         gfp_t gfp_mask;
141
142         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
143         unsigned long nr_scanned;
144
145         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
146         unsigned long nr_reclaimed;
147
148         struct {
149                 unsigned int dirty;
150                 unsigned int unqueued_dirty;
151                 unsigned int congested;
152                 unsigned int writeback;
153                 unsigned int immediate;
154                 unsigned int file_taken;
155                 unsigned int taken;
156         } nr;
157
158         /* for recording the reclaimed slab by now */
159         struct reclaim_state reclaim_state;
160 };
161
162 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
163 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
164         do {                                                            \
165                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
166                         struct page *prev;                              \
167                                                                         \
168                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
169                         prefetchw(&prev->_field);                       \
170                 }                                                       \
171         } while (0)
172 #else
173 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
174 #endif
175
176 /*
177  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
178  */
179 int vm_swappiness = 60;
180
181 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
182                                    struct reclaim_state *rs)
183 {
184         /* Check for an overwrite */
185         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
186
187         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
188         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
189
190         task->reclaim_state = rs;
191 }
192
193 static LIST_HEAD(shrinker_list);
194 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
195
196 #ifdef CONFIG_MEMCG
197 static int shrinker_nr_max;
198
199 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
200 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
201 {
202         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
203 }
204
205 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
206 {
207         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
208 }
209
210 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
211                                                      int nid)
212 {
213         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
214                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
215 }
216
217 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
218                                     int map_size, int defer_size,
219                                     int old_map_size, int old_defer_size)
220 {
221         struct shrinker_info *new, *old;
222         struct mem_cgroup_per_node *pn;
223         int nid;
224         int size = map_size + defer_size;
225
226         for_each_node(nid) {
227                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
228                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
229                 /* Not yet online memcg */
230                 if (!old)
231                         return 0;
232
233                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
234                 if (!new)
235                         return -ENOMEM;
236
237                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
238                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
239
240                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
241                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
242                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
243                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
244                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
245                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
246                        defer_size - old_defer_size);
247
248                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
249                 kvfree_rcu(old, rcu);
250         }
251
252         return 0;
253 }
254
255 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
256 {
257         struct mem_cgroup_per_node *pn;
258         struct shrinker_info *info;
259         int nid;
260
261         for_each_node(nid) {
262                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
263                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
264                 kvfree(info);
265                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
266         }
267 }
268
269 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
270 {
271         struct shrinker_info *info;
272         int nid, size, ret = 0;
273         int map_size, defer_size = 0;
274
275         down_write(&shrinker_rwsem);
276         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
277         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
278         size = map_size + defer_size;
279         for_each_node(nid) {
280                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
281                 if (!info) {
282                         free_shrinker_info(memcg);
283                         ret = -ENOMEM;
284                         break;
285                 }
286                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
287                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
288                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
289         }
290         up_write(&shrinker_rwsem);
291
292         return ret;
293 }
294
295 static inline bool need_expand(int nr_max)
296 {
297         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
298                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
299 }
300
301 static int expand_shrinker_info(int new_id)
302 {
303         int ret = 0;
304         int new_nr_max = new_id + 1;
305         int map_size, defer_size = 0;
306         int old_map_size, old_defer_size = 0;
307         struct mem_cgroup *memcg;
308
309         if (!need_expand(new_nr_max))
310                 goto out;
311
312         if (!root_mem_cgroup)
313                 goto out;
314
315         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
316
317         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
318         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
319         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
320         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
321
322         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
323         do {
324                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
325                                                old_map_size, old_defer_size);
326                 if (ret) {
327                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
328                         goto out;
329                 }
330         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
331 out:
332         if (!ret)
333                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
334
335         return ret;
336 }
337
338 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
339 {
340         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
341                 struct shrinker_info *info;
342
343                 rcu_read_lock();
344                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
345                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
346                 smp_mb__before_atomic();
347                 set_bit(shrinker_id, info->map);
348                 rcu_read_unlock();
349         }
350 }
351
352 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
353
354 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
355 {
356         int id, ret = -ENOMEM;
357
358         if (mem_cgroup_disabled())
359                 return -ENOSYS;
360
361         down_write(&shrinker_rwsem);
362         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
363         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
364         if (id < 0)
365                 goto unlock;
366
367         if (id >= shrinker_nr_max) {
368                 if (expand_shrinker_info(id)) {
369                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
370                         goto unlock;
371                 }
372         }
373         shrinker->id = id;
374         ret = 0;
375 unlock:
376         up_write(&shrinker_rwsem);
377         return ret;
378 }
379
380 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
381 {
382         int id = shrinker->id;
383
384         BUG_ON(id < 0);
385
386         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
387
388         idr_remove(&shrinker_idr, id);
389 }
390
391 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
392                                    struct mem_cgroup *memcg)
393 {
394         struct shrinker_info *info;
395
396         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
397         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
398 }
399
400 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
401                                   struct mem_cgroup *memcg)
402 {
403         struct shrinker_info *info;
404
405         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
406         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
407 }
408
409 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
410 {
411         int i, nid;
412         long nr;
413         struct mem_cgroup *parent;
414         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
415
416         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
417         if (!parent)
418                 parent = root_mem_cgroup;
419
420         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
421         down_read(&shrinker_rwsem);
422         for_each_node(nid) {
423                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
424                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
425                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
426                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
427                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
428                 }
429         }
430         up_read(&shrinker_rwsem);
431 }
432
433 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
434 {
435         return sc->target_mem_cgroup;
436 }
437
438 /**
439  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
440  * @sc: scan_control in question
441  *
442  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
443  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
444  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
445  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
446  * allocation and configurability.
447  *
448  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
449  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
450  */
451 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
452 {
453         if (!cgroup_reclaim(sc))
454                 return true;
455 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
456         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
457                 return true;
458 #endif
459         return false;
460 }
461 #else
462 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
463 {
464         return -ENOSYS;
465 }
466
467 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
468 {
469 }
470
471 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
472                                    struct mem_cgroup *memcg)
473 {
474         return 0;
475 }
476
477 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
478                                   struct mem_cgroup *memcg)
479 {
480         return 0;
481 }
482
483 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
484 {
485         return false;
486 }
487
488 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
489 {
490         return true;
491 }
492 #endif
493
494 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
495                              struct shrink_control *sc)
496 {
497         int nid = sc->nid;
498
499         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
500                 nid = 0;
501
502         if (sc->memcg &&
503             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
504                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
505                                               sc->memcg);
506
507         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
508 }
509
510
511 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
512                             struct shrink_control *sc)
513 {
514         int nid = sc->nid;
515
516         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
517                 nid = 0;
518
519         if (sc->memcg &&
520             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
521                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
522                                              sc->memcg);
523
524         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
525 }
526
527 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
528 {
529         if (!numa_demotion_enabled)
530                 return false;
531         if (sc) {
532                 if (sc->no_demotion)
533                         return false;
534                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
535                 if (cgroup_reclaim(sc))
536                         return false;
537         }
538         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
539                 return false;
540
541         return true;
542 }
543
544 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
545                                           int nid,
546                                           struct scan_control *sc)
547 {
548         if (memcg == NULL) {
549                 /*
550                  * For non-memcg reclaim, is there
551                  * space in any swap device?
552                  */
553                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
554                         return true;
555         } else {
556                 /* Is the memcg below its swap limit? */
557                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
558                         return true;
559         }
560
561         /*
562          * The page can not be swapped.
563          *
564          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
565          */
566         return can_demote(nid, sc);
567 }
568
569 /*
570  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
571  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
572  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
573  */
574 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
575 {
576         unsigned long nr;
577
578         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
579                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
580         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
581                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
582                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
583
584         return nr;
585 }
586
587 /**
588  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
589  * @lruvec: lru vector
590  * @lru: lru to use
591  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
592  */
593 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
594                                      int zone_idx)
595 {
596         unsigned long size = 0;
597         int zid;
598
599         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
600                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
601
602                 if (!managed_zone(zone))
603                         continue;
604
605                 if (!mem_cgroup_disabled())
606                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
607                 else
608                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
609         }
610         return size;
611 }
612
613 /*
614  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
615  */
616 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
617 {
618         unsigned int size;
619         int err;
620
621         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
622                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
623                 if (err != -ENOSYS)
624                         return err;
625
626                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
627         }
628
629         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
630         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
631                 size *= nr_node_ids;
632
633         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
634         if (!shrinker->nr_deferred)
635                 return -ENOMEM;
636
637         return 0;
638 }
639
640 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
641 {
642         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
643                 down_write(&shrinker_rwsem);
644                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
645                 up_write(&shrinker_rwsem);
646                 return;
647         }
648
649         kfree(shrinker->nr_deferred);
650         shrinker->nr_deferred = NULL;
651 }
652
653 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
654 {
655         down_write(&shrinker_rwsem);
656         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
657         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
658         up_write(&shrinker_rwsem);
659 }
660
661 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
662 {
663         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
664
665         if (err)
666                 return err;
667         register_shrinker_prepared(shrinker);
668         return 0;
669 }
670 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
671
672 /*
673  * Remove one
674  */
675 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
676 {
677         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
678                 return;
679
680         down_write(&shrinker_rwsem);
681         list_del(&shrinker->list);
682         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
683         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
684                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
685         up_write(&shrinker_rwsem);
686
687         kfree(shrinker->nr_deferred);
688         shrinker->nr_deferred = NULL;
689 }
690 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
691
692 /**
693  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
694  *
695  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
696  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
697  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
698  * rcu.
699  */
700 void synchronize_shrinkers(void)
701 {
702         down_write(&shrinker_rwsem);
703         up_write(&shrinker_rwsem);
704 }
705 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
706
707 #define SHRINK_BATCH 128
708
709 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
710                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
711 {
712         unsigned long freed = 0;
713         unsigned long long delta;
714         long total_scan;
715         long freeable;
716         long nr;
717         long new_nr;
718         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
719                                           : SHRINK_BATCH;
720         long scanned = 0, next_deferred;
721
722         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
723         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
724                 return freeable;
725
726         /*
727          * copy the current shrinker scan count into a local variable
728          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
729          * don't also do this scanning work.
730          */
731         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
732
733         if (shrinker->seeks) {
734                 delta = freeable >> priority;
735                 delta *= 4;
736                 do_div(delta, shrinker->seeks);
737         } else {
738                 /*
739                  * These objects don't require any IO to create. Trim
740                  * them aggressively under memory pressure to keep
741                  * them from causing refetches in the IO caches.
742                  */
743                 delta = freeable / 2;
744         }
745
746         total_scan = nr >> priority;
747         total_scan += delta;
748         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
749
750         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
751                                    freeable, delta, total_scan, priority);
752
753         /*
754          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
755          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
756          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
757          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
758          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
759          * objects spread over several slabs with usage less than the
760          * batch_size.
761          *
762          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
763          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
764          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
765          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
766          * possible.
767          */
768         while (total_scan >= batch_size ||
769                total_scan >= freeable) {
770                 unsigned long ret;
771                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
772
773                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
774                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
775                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
776                 if (ret == SHRINK_STOP)
777                         break;
778                 freed += ret;
779
780                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
781                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
782                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
783
784                 cond_resched();
785         }
786
787         /*
788          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
789          * done, decreased by old deferred work that was done now.
790          *
791          * And it is capped to two times of the freeable items.
792          */
793         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
794         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
795
796         /*
797          * move the unused scan count back into the shrinker in a
798          * manner that handles concurrent updates.
799          */
800         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
801
802         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
803         return freed;
804 }
805
806 #ifdef CONFIG_MEMCG
807 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
808                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
809 {
810         struct shrinker_info *info;
811         unsigned long ret, freed = 0;
812         int i;
813
814         if (!mem_cgroup_online(memcg))
815                 return 0;
816
817         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
818                 return 0;
819
820         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
821         if (unlikely(!info))
822                 goto unlock;
823
824         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
825                 struct shrink_control sc = {
826                         .gfp_mask = gfp_mask,
827                         .nid = nid,
828                         .memcg = memcg,
829                 };
830                 struct shrinker *shrinker;
831
832                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
833                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
834                         if (!shrinker)
835                                 clear_bit(i, info->map);
836                         continue;
837                 }
838
839                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
840                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
841                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
842                         continue;
843
844                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
845                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
846                         clear_bit(i, info->map);
847                         /*
848                          * After the shrinker reported that it had no objects to
849                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
850                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
851                          * added. To make sure, we have the bit set in this
852                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
853                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
854                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
855                          * set_shrinker_bit():
856                          *
857                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
858                          *   list_add_tail()    clear_bit()
859                          *   <MB>               <MB>
860                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
861                          */
862                         smp_mb__after_atomic();
863                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
864                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
865                                 ret = 0;
866                         else
867                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
868                 }
869                 freed += ret;
870
871                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
872                         freed = freed ? : 1;
873                         break;
874                 }
875         }
876 unlock:
877         up_read(&shrinker_rwsem);
878         return freed;
879 }
880 #else /* CONFIG_MEMCG */
881 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
882                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
883 {
884         return 0;
885 }
886 #endif /* CONFIG_MEMCG */
887
888 /**
889  * shrink_slab - shrink slab caches
890  * @gfp_mask: allocation context
891  * @nid: node whose slab caches to target
892  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
893  * @priority: the reclaim priority
894  *
895  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
896  *
897  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
898  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
899  *
900  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
901  * are called only if it is the root cgroup.
902  *
903  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
904  * in order to get the scan target.
905  *
906  * Returns the number of reclaimed slab objects.
907  */
908 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
909                                  struct mem_cgroup *memcg,
910                                  int priority)
911 {
912         unsigned long ret, freed = 0;
913         struct shrinker *shrinker;
914
915         /*
916          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
917          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
918          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
919          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
920          * oom.
921          */
922         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
923                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
924
925         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
926                 goto out;
927
928         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
929                 struct shrink_control sc = {
930                         .gfp_mask = gfp_mask,
931                         .nid = nid,
932                         .memcg = memcg,
933                 };
934
935                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
936                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
937                         ret = 0;
938                 freed += ret;
939                 /*
940                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
941                  * prevent the registration from being stalled for long periods
942                  * by parallel ongoing shrinking.
943                  */
944                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
945                         freed = freed ? : 1;
946                         break;
947                 }
948         }
949
950         up_read(&shrinker_rwsem);
951 out:
952         cond_resched();
953         return freed;
954 }
955
956 static void drop_slab_node(int nid)
957 {
958         unsigned long freed;
959         int shift = 0;
960
961         do {
962                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
963
964                 if (fatal_signal_pending(current))
965                         return;
966
967                 freed = 0;
968                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
969                 do {
970                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
971                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
972         } while ((freed >> shift++) > 1);
973 }
974
975 void drop_slab(void)
976 {
977         int nid;
978
979         for_each_online_node(nid)
980                 drop_slab_node(nid);
981 }
982
983 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
984 {
985         /*
986          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
987          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
988          * heads at page->private.
989          */
990         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
991                 1 + folio_nr_pages(folio);
992 }
993
994 /*
995  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
996  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
997  * fsync(), msync() or close().
998  *
999  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
1000  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
1001  * that folio is locked, the mapping is pinned.
1002  *
1003  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
1004  * __GFP_FS.
1005  */
1006 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1007                                 struct folio *folio, int error)
1008 {
1009         folio_lock(folio);
1010         if (folio_mapping(folio) == mapping)
1011                 mapping_set_error(mapping, error);
1012         folio_unlock(folio);
1013 }
1014
1015 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1016 {
1017         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1018         int i;
1019
1020         /*
1021          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1022          * throttle as the system is likely near OOM.
1023          */
1024         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1025                 return true;
1026
1027         /*
1028          * If there are a lot of dirty/writeback pages then do not
1029          * throttle as throttling will occur when the pages cycle
1030          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1031          */
1032         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1033                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1034
1035                 if (!managed_zone(zone))
1036                         continue;
1037
1038                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1039                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1040                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1041         }
1042         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1043                 return true;
1044
1045         return false;
1046 }
1047
1048 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1049 {
1050         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1051         long timeout, ret;
1052         DEFINE_WAIT(wait);
1053
1054         /*
1055          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1056          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1057          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1058          */
1059         if (!current_is_kswapd() &&
1060             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1061                 cond_resched();
1062                 return;
1063         }
1064
1065         /*
1066          * These figures are pulled out of thin air.
1067          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1068          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1069          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1070          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1071          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1072          * writeback to a slow device to excessive references pages at the tail
1073          * of the inactive LRU.
1074          */
1075         switch(reason) {
1076         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1077                 timeout = HZ/10;
1078
1079                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1080                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1081                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1082                 }
1083
1084                 break;
1085         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1086                 fallthrough;
1087         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1088                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1089                         cond_resched();
1090                         return;
1091                 }
1092
1093                 timeout = 1;
1094
1095                 break;
1096         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1097                 timeout = HZ/50;
1098                 break;
1099         default:
1100                 WARN_ON_ONCE(1);
1101                 timeout = HZ;
1102                 break;
1103         }
1104
1105         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1106         ret = schedule_timeout(timeout);
1107         finish_wait(wqh, &wait);
1108
1109         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1110                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1111
1112         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1113                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1114                                 reason);
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Account for pages written if tasks are throttled waiting on dirty
1119  * pages to clean. If enough pages have been cleaned since throttling
1120  * started then wakeup the throttled tasks.
1121  */
1122 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1123                                                         int nr_throttled)
1124 {
1125         unsigned long nr_written;
1126
1127         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1128
1129         /*
1130          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1131          * be synchronised. However, given that the system is
1132          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1133          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1134          * timeout guarantees forward progress.
1135          */
1136         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1137                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1138
1139         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1140                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1141 }
1142
1143 /* possible outcome of pageout() */
1144 typedef enum {
1145         /* failed to write page out, page is locked */
1146         PAGE_KEEP,
1147         /* move page to the active list, page is locked */
1148         PAGE_ACTIVATE,
1149         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1150         PAGE_SUCCESS,
1151         /* page is clean and locked */
1152         PAGE_CLEAN,
1153 } pageout_t;
1154
1155 /*
1156  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1157  * Calls ->writepage().
1158  */
1159 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
1160                          struct swap_iocb **plug)
1161 {
1162         /*
1163          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
1164          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1165          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1166          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1167          * PagePrivate for that.
1168          *
1169          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1170          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
1171          * will block.
1172          *
1173          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
1174          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1175          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1176          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1177          */
1178         if (!is_page_cache_freeable(folio))
1179                 return PAGE_KEEP;
1180         if (!mapping) {
1181                 /*
1182                  * Some data journaling orphaned folios can have
1183                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1184                  */
1185                 if (folio_test_private(folio)) {
1186                         if (try_to_free_buffers(&folio->page)) {
1187                                 folio_clear_dirty(folio);
1188                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
1189                                 return PAGE_CLEAN;
1190                         }
1191                 }
1192                 return PAGE_KEEP;
1193         }
1194         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1195                 return PAGE_ACTIVATE;
1196
1197         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
1198                 int res;
1199                 struct writeback_control wbc = {
1200                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1201                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1202                         .range_start = 0,
1203                         .range_end = LLONG_MAX,
1204                         .for_reclaim = 1,
1205                         .swap_plug = plug,
1206                 };
1207
1208                 folio_set_reclaim(folio);
1209                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
1210                 if (res < 0)
1211                         handle_write_error(mapping, folio, res);
1212                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1213                         folio_clear_reclaim(folio);
1214                         return PAGE_ACTIVATE;
1215                 }
1216
1217                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
1218                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1219                         folio_clear_reclaim(folio);
1220                 }
1221                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
1222                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
1223                 return PAGE_SUCCESS;
1224         }
1225
1226         return PAGE_CLEAN;
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1231  * gets returned with a refcount of 0.
1232  */
1233 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
1234                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1235 {
1236         int refcount;
1237         void *shadow = NULL;
1238
1239         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1240         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
1241
1242         if (!folio_test_swapcache(folio))
1243                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1244         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1245         /*
1246          * The non racy check for a busy page.
1247          *
1248          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1249          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1250          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1251          * here, then the following race may occur:
1252          *
1253          * get_user_pages(&page);
1254          * [user mapping goes away]
1255          * write_to(page);
1256          *                              !PageDirty(page)    [good]
1257          * SetPageDirty(page);
1258          * put_page(page);
1259          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1260          *
1261          * [oops, our write_to data is lost]
1262          *
1263          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1264          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1265          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1266          *
1267          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1268          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1269          */
1270         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
1271         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
1272                 goto cannot_free;
1273         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1274         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
1275                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
1276                 goto cannot_free;
1277         }
1278
1279         if (folio_test_swapcache(folio)) {
1280                 swp_entry_t swap = folio_swap_entry(folio);
1281                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
1282                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1283                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1284                 __delete_from_swap_cache(&folio->page, swap, shadow);
1285                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1286                 put_swap_page(&folio->page, swap);
1287         } else {
1288                 void (*freepage)(struct page *);
1289
1290                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1291                 /*
1292                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1293                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1294                  *
1295                  * But don't store shadows in an address space that is
1296                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1297                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1298                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1299                  * back.
1300                  *
1301                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1302                  * only page cache pages found in these are zero pages
1303                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1304                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1305                  * same address_space.
1306                  */
1307                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
1308                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1309                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1310                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
1311                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1312                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1313                         inode_add_lru(mapping->host);
1314                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1315
1316                 if (freepage != NULL)
1317                         freepage(&folio->page);
1318         }
1319
1320         return 1;
1321
1322 cannot_free:
1323         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1324         if (!folio_test_swapcache(folio))
1325                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1326         return 0;
1327 }
1328
1329 /**
1330  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
1331  * @mapping: The address space.
1332  * @folio: The folio to remove.
1333  *
1334  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
1335  * on it, removal will fail.
1336  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
1337  * could not be removed.
1338  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
1339  * hold its lock.
1340  */
1341 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
1342 {
1343         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
1344                 /*
1345                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
1346                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1347                  * atomic operation.
1348                  */
1349                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
1350                 return folio_nr_pages(folio);
1351         }
1352         return 0;
1353 }
1354
1355 /**
1356  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
1357  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
1358  *
1359  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
1360  * The folio may still be unevictable for other reasons.
1361  *
1362  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1363  */
1364 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
1365 {
1366         folio_add_lru(folio);
1367         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
1368 }
1369
1370 enum page_references {
1371         PAGEREF_RECLAIM,
1372         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1373         PAGEREF_KEEP,
1374         PAGEREF_ACTIVATE,
1375 };
1376
1377 static enum page_references folio_check_references(struct folio *folio,
1378                                                   struct scan_control *sc)
1379 {
1380         int referenced_ptes, referenced_folio;
1381         unsigned long vm_flags;
1382
1383         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
1384                                            &vm_flags);
1385         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
1386
1387         /*
1388          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
1389          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
1390          */
1391         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1392                 return PAGEREF_ACTIVATE;
1393
1394         if (referenced_ptes) {
1395                 /*
1396                  * All mapped folios start out with page table
1397                  * references from the instantiating fault, so we need
1398                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
1399                  * than once.
1400                  *
1401                  * Mark it and spare it for another trip around the
1402                  * inactive list.  Another page table reference will
1403                  * lead to its activation.
1404                  *
1405                  * Note: the mark is set for activated folios as well
1406                  * so that recently deactivated but used folios are
1407                  * quickly recovered.
1408                  */
1409                 folio_set_referenced(folio);
1410
1411                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
1412                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1413
1414                 /*
1415                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
1416                  */
1417                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !folio_test_swapbacked(folio))
1418                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1419
1420                 return PAGEREF_KEEP;
1421         }
1422
1423         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
1424         if (referenced_folio && !folio_test_swapbacked(folio))
1425                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1426
1427         return PAGEREF_RECLAIM;
1428 }
1429
1430 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1431 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
1432                                        bool *dirty, bool *writeback)
1433 {
1434         struct address_space *mapping;
1435
1436         /*
1437          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1438          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1439          */
1440         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
1441             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
1442                 *dirty = false;
1443                 *writeback = false;
1444                 return;
1445         }
1446
1447         /* By default assume that the folio flags are accurate */
1448         *dirty = folio_test_dirty(folio);
1449         *writeback = folio_test_writeback(folio);
1450
1451         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1452         if (!folio_test_private(folio))
1453                 return;
1454
1455         mapping = folio_mapping(folio);
1456         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1457                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(&folio->page, dirty, writeback);
1458 }
1459
1460 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1461 {
1462         struct migration_target_control mtc = {
1463                 /*
1464                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1465                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1466                  * instead of migrated.
1467                  */
1468                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1469                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1470                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1471                 .nid = node
1472         };
1473
1474         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1479  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1480  * @demote_pages.
1481  */
1482 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1483                                      struct pglist_data *pgdat)
1484 {
1485         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1486         unsigned int nr_succeeded;
1487
1488         if (list_empty(demote_pages))
1489                 return 0;
1490
1491         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1492                 return 0;
1493
1494         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1495         migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1496                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1497                             &nr_succeeded);
1498
1499         if (current_is_kswapd())
1500                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1501         else
1502                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1503
1504         return nr_succeeded;
1505 }
1506
1507 static bool may_enter_fs(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
1508 {
1509         if (gfp_mask & __GFP_FS)
1510                 return true;
1511         if (!PageSwapCache(page) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
1512                 return false;
1513         /*
1514          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1515          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1516          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1517          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1518          * is safe.
1519          */
1520         return !data_race(page_swap_flags(page) & SWP_FS_OPS);
1521 }
1522
1523 /*
1524  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1525  */
1526 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1527                                      struct pglist_data *pgdat,
1528                                      struct scan_control *sc,
1529                                      struct reclaim_stat *stat,
1530                                      bool ignore_references)
1531 {
1532         LIST_HEAD(ret_pages);
1533         LIST_HEAD(free_pages);
1534         LIST_HEAD(demote_pages);
1535         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1536         unsigned int pgactivate = 0;
1537         bool do_demote_pass;
1538         struct swap_iocb *plug = NULL;
1539
1540         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1541         cond_resched();
1542         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1543
1544 retry:
1545         while (!list_empty(page_list)) {
1546                 struct address_space *mapping;
1547                 struct page *page;
1548                 struct folio *folio;
1549                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1550                 bool dirty, writeback;
1551                 unsigned int nr_pages;
1552
1553                 cond_resched();
1554
1555                 folio = lru_to_folio(page_list);
1556                 list_del(&folio->lru);
1557                 page = &folio->page;
1558
1559                 if (!trylock_page(page))
1560                         goto keep;
1561
1562                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1563
1564                 nr_pages = compound_nr(page);
1565
1566                 /* Account the number of base pages even though THP */
1567                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1568
1569                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1570                         goto activate_locked;
1571
1572                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1573                         goto keep_locked;
1574
1575                 /*
1576                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1577                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1578                  * pages if the tail of the LRU is all dirty unqueued pages.
1579                  */
1580                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1581                 if (dirty || writeback)
1582                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1583
1584                 if (dirty && !writeback)
1585                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1586
1587                 /*
1588                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1589                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1590                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1591                  * end of the LRU a second time.
1592                  */
1593                 mapping = page_mapping(page);
1594                 if (writeback && PageReclaim(page))
1595                         stat->nr_congested += nr_pages;
1596
1597                 /*
1598                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1599                  * are three cases to consider.
1600                  *
1601                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1602                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1603                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1604                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1605                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1606                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1607                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1608                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1609                  *    caller can stall after page list has been processed.
1610                  *
1611                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1612                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1613                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1614                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1615                  *    reclaim and continue scanning.
1616                  *
1617                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1618                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1619                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1620                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1621                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1622                  *    would probably show more reasons.
1623                  *
1624                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1625                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1626                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1627                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1628                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1629                  *
1630                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1631                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1632                  * inactive list and refilling from the active list. The
1633                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1634                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1635                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1636                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1637                  * takes to write them to disk.
1638                  */
1639                 if (PageWriteback(page)) {
1640                         /* Case 1 above */
1641                         if (current_is_kswapd() &&
1642                             PageReclaim(page) &&
1643                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1644                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1645                                 goto activate_locked;
1646
1647                         /* Case 2 above */
1648                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1649                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs(page, sc->gfp_mask)) {
1650                                 /*
1651                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1652                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1653                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1654                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1655                                  * enough to care.  What we do want is for this
1656                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1657                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1658                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1659                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1660                                  */
1661                                 SetPageReclaim(page);
1662                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1663                                 goto activate_locked;
1664
1665                         /* Case 3 above */
1666                         } else {
1667                                 unlock_page(page);
1668                                 wait_on_page_writeback(page);
1669                                 /* then go back and try same page again */
1670                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1671                                 continue;
1672                         }
1673                 }
1674
1675                 if (!ignore_references)
1676                         references = folio_check_references(folio, sc);
1677
1678                 switch (references) {
1679                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1680                         goto activate_locked;
1681                 case PAGEREF_KEEP:
1682                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1683                         goto keep_locked;
1684                 case PAGEREF_RECLAIM:
1685                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1686                         ; /* try to reclaim the page below */
1687                 }
1688
1689                 /*
1690                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1691                  * its contents to another node.
1692                  */
1693                 if (do_demote_pass &&
1694                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1695                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1696                         unlock_page(page);
1697                         continue;
1698                 }
1699
1700                 /*
1701                  * Anonymous process memory has backing store?
1702                  * Try to allocate it some swap space here.
1703                  * Lazyfree page could be freed directly
1704                  */
1705                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1706                         if (!PageSwapCache(page)) {
1707                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1708                                         goto keep_locked;
1709                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1710                                         goto keep_locked;
1711                                 if (PageTransHuge(page)) {
1712                                         /* cannot split THP, skip it */
1713                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1714                                                 goto activate_locked;
1715                                         /*
1716                                          * Split pages without a PMD map right
1717                                          * away. Chances are some or all of the
1718                                          * tail pages can be freed without IO.
1719                                          */
1720                                         if (!folio_entire_mapcount(folio) &&
1721                                             split_folio_to_list(folio,
1722                                                                 page_list))
1723                                                 goto activate_locked;
1724                                 }
1725                                 if (!add_to_swap(page)) {
1726                                         if (!PageTransHuge(page))
1727                                                 goto activate_locked_split;
1728                                         /* Fallback to swap normal pages */
1729                                         if (split_folio_to_list(folio,
1730                                                                 page_list))
1731                                                 goto activate_locked;
1732 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1733                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1734 #endif
1735                                         if (!add_to_swap(page))
1736                                                 goto activate_locked_split;
1737                                 }
1738
1739                                 /* Adding to swap updated mapping */
1740                                 mapping = page_mapping(page);
1741                         }
1742                 } else if (PageSwapBacked(page) && PageTransHuge(page)) {
1743                         /* Split shmem THP */
1744                         if (split_folio_to_list(folio, page_list))
1745                                 goto keep_locked;
1746                 }
1747
1748                 /*
1749                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1750                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1751                  *
1752                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1753                  * reach here.
1754                  */
1755                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1756                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1757                         nr_pages = 1;
1758                 }
1759
1760                 /*
1761                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1762                  * processes. Try to unmap it here.
1763                  */
1764                 if (page_mapped(page)) {
1765                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1766                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1767
1768                         if (PageTransHuge(page) &&
1769                                         thp_order(page) >= HPAGE_PMD_ORDER)
1770                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1771
1772                         try_to_unmap(folio, flags);
1773                         if (page_mapped(page)) {
1774                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1775                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1776                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1777                                 goto activate_locked;
1778                         }
1779                 }
1780
1781                 if (PageDirty(page)) {
1782                         /*
1783                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1784                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1785                          * injecting inefficient single-page IO into
1786                          * flusher writeback as much as possible: only
1787                          * write pages when we've encountered many
1788                          * dirty pages, and when we've already scanned
1789                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1790                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1791                          */
1792                         if (page_is_file_lru(page) &&
1793                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1794                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1795                                 /*
1796                                  * Immediately reclaim when written back.
1797                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1798                                  * except we already have the page isolated
1799                                  * and know it's dirty
1800                                  */
1801                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1802                                 SetPageReclaim(page);
1803
1804                                 goto activate_locked;
1805                         }
1806
1807                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1808                                 goto keep_locked;
1809                         if (!may_enter_fs(page, sc->gfp_mask))
1810                                 goto keep_locked;
1811                         if (!sc->may_writepage)
1812                                 goto keep_locked;
1813
1814                         /*
1815                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1816                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1817                          * starts and then write it out here.
1818                          */
1819                         try_to_unmap_flush_dirty();
1820                         switch (pageout(folio, mapping, &plug)) {
1821                         case PAGE_KEEP:
1822                                 goto keep_locked;
1823                         case PAGE_ACTIVATE:
1824                                 goto activate_locked;
1825                         case PAGE_SUCCESS:
1826                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1827
1828                                 if (PageWriteback(page))
1829                                         goto keep;
1830                                 if (PageDirty(page))
1831                                         goto keep;
1832
1833                                 /*
1834                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1835                                  * ahead and try to reclaim the page.
1836                                  */
1837                                 if (!trylock_page(page))
1838                                         goto keep;
1839                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1840                                         goto keep_locked;
1841                                 mapping = page_mapping(page);
1842                                 fallthrough;
1843                         case PAGE_CLEAN:
1844                                 ; /* try to free the page below */
1845                         }
1846                 }
1847
1848                 /*
1849                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1850                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1851                  * the page as well.
1852                  *
1853                  * We do this even if the page is PageDirty().
1854                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1855                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1856                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1857                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1858                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1859                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1860                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1861                  *
1862                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1863                  * the pages which were not successfully invalidated in
1864                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1865                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1866                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1867                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1868                  */
1869                 if (page_has_private(page)) {
1870                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1871                                 goto activate_locked;
1872                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1873                                 unlock_page(page);
1874                                 if (put_page_testzero(page))
1875                                         goto free_it;
1876                                 else {
1877                                         /*
1878                                          * rare race with speculative reference.
1879                                          * the speculative reference will free
1880                                          * this page shortly, so we may
1881                                          * increment nr_reclaimed here (and
1882                                          * leave it off the LRU).
1883                                          */
1884                                         nr_reclaimed++;
1885                                         continue;
1886                                 }
1887                         }
1888                 }
1889
1890                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1891                         /* follow __remove_mapping for reference */
1892                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1893                                 goto keep_locked;
1894                         /*
1895                          * The page has only one reference left, which is
1896                          * from the isolation. After the caller puts the
1897                          * page back on lru and drops the reference, the
1898                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1899                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1900                          * PageDirty here.
1901                          */
1902                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1903                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1904                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
1905                                                          sc->target_mem_cgroup))
1906                         goto keep_locked;
1907
1908                 unlock_page(page);
1909 free_it:
1910                 /*
1911                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1912                  * all base pages.
1913                  */
1914                 nr_reclaimed += nr_pages;
1915
1916                 /*
1917                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1918                  * appear not as the counts should be low
1919                  */
1920                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1921                         destroy_compound_page(page);
1922                 else
1923                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1924                 continue;
1925
1926 activate_locked_split:
1927                 /*
1928                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1929                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1930                  */
1931                 if (nr_pages > 1) {
1932                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1933                         nr_pages = 1;
1934                 }
1935 activate_locked:
1936                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1937                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1938                                                 PageMlocked(page)))
1939                         try_to_free_swap(page);
1940                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1941                 if (!PageMlocked(page)) {
1942                         int type = page_is_file_lru(page);
1943                         SetPageActive(page);
1944                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1945                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1946                 }
1947 keep_locked:
1948                 unlock_page(page);
1949 keep:
1950                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1951                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1952         }
1953         /* 'page_list' is always empty here */
1954
1955         /* Migrate pages selected for demotion */
1956         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1957         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1958         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1959                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1960                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1961                 do_demote_pass = false;
1962                 goto retry;
1963         }
1964
1965         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1966
1967         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1968         try_to_unmap_flush();
1969         free_unref_page_list(&free_pages);
1970
1971         list_splice(&ret_pages, page_list);
1972         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1973
1974         if (plug)
1975                 swap_write_unplug(plug);
1976         return nr_reclaimed;
1977 }
1978
1979 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1980                                             struct list_head *page_list)
1981 {
1982         struct scan_control sc = {
1983                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1984                 .may_unmap = 1,
1985         };
1986         struct reclaim_stat stat;
1987         unsigned int nr_reclaimed;
1988         struct page *page, *next;
1989         LIST_HEAD(clean_pages);
1990         unsigned int noreclaim_flag;
1991
1992         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1993                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1994                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1995                     !PageUnevictable(page)) {
1996                         ClearPageActive(page);
1997                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1998                 }
1999         }
2000
2001         /*
2002          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
2003          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
2004          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
2005          * change in the future.
2006          */
2007         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2008         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
2009                                         &stat, true);
2010         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2011
2012         list_splice(&clean_pages, page_list);
2013         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2014                             -(long)nr_reclaimed);
2015         /*
2016          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
2017          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
2018          * discard so isolated count will be mismatched.
2019          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
2020          */
2021         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
2022                             stat.nr_lazyfree_fail);
2023         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2024                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
2025         return nr_reclaimed;
2026 }
2027
2028 /*
2029  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2030  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2031  */
2032 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2033                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2034 {
2035         int zid;
2036
2037         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2038                 if (!nr_zone_taken[zid])
2039                         continue;
2040
2041                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2042         }
2043
2044 }
2045
2046 /*
2047  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2048  *
2049  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2050  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2051  * and working on them outside the LRU lock.
2052  *
2053  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2054  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2055  *
2056  * Lru_lock must be held before calling this function.
2057  *
2058  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2059  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2060  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2061  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2062  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2063  * @lru:        LRU list id for isolating
2064  *
2065  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2066  */
2067 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
2068                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2069                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2070                 enum lru_list lru)
2071 {
2072         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2073         unsigned long nr_taken = 0;
2074         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2075         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2076         unsigned long skipped = 0;
2077         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2078         LIST_HEAD(pages_skipped);
2079
2080         total_scan = 0;
2081         scan = 0;
2082         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2083                 struct list_head *move_to = src;
2084                 struct page *page;
2085
2086                 page = lru_to_page(src);
2087                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
2088
2089                 nr_pages = compound_nr(page);
2090                 total_scan += nr_pages;
2091
2092                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
2093                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2094                         move_to = &pages_skipped;
2095                         goto move;
2096                 }
2097
2098                 /*
2099                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2100                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2101                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2102                  * pages, triggering a premature OOM.
2103                  * Account all tail pages of THP.
2104                  */
2105                 scan += nr_pages;
2106
2107                 if (!PageLRU(page))
2108                         goto move;
2109                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
2110                         goto move;
2111
2112                 /*
2113                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2114                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2115                  * page release code relies on it.
2116                  */
2117                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
2118                         goto move;
2119
2120                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2121                         /* Another thread is already isolating this page */
2122                         put_page(page);
2123                         goto move;
2124                 }
2125
2126                 nr_taken += nr_pages;
2127                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2128                 move_to = dst;
2129 move:
2130                 list_move(&page->lru, move_to);
2131         }
2132
2133         /*
2134          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2135          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2136          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2137          * scanning would soon rescan the same pages to skip and waste lots
2138          * of cpu cycles.
2139          */
2140         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2141                 int zid;
2142
2143                 list_splice(&pages_skipped, src);
2144                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2145                         if (!nr_skipped[zid])
2146                                 continue;
2147
2148                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2149                         skipped += nr_skipped[zid];
2150                 }
2151         }
2152         *nr_scanned = total_scan;
2153         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2154                                     total_scan, skipped, nr_taken,
2155                                     sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED, lru);
2156         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2157         return nr_taken;
2158 }
2159
2160 /**
2161  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
2162  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
2163  *
2164  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
2165  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
2166  *
2167  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
2168  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
2169  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
2170  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2171  *
2172  * Context:
2173  *
2174  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2175  *     fundamental difference from isolate_lru_pages() (which is called
2176  *     without a stable reference).
2177  * (2) The lru_lock must not be held.
2178  * (3) Interrupts must be enabled.
2179  *
2180  * Return: 0 if the folio was removed from an LRU list.
2181  * -EBUSY if the folio was not on an LRU list.
2182  */
2183 int folio_isolate_lru(struct folio *folio)
2184 {
2185         int ret = -EBUSY;
2186
2187         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
2188
2189         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
2190                 struct lruvec *lruvec;
2191
2192                 folio_get(folio);
2193                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2194                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
2195                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2196                 ret = 0;
2197         }
2198
2199         return ret;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2204  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2205  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2206  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2207  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2208  */
2209 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2210                 struct scan_control *sc)
2211 {
2212         unsigned long inactive, isolated;
2213         bool too_many;
2214
2215         if (current_is_kswapd())
2216                 return 0;
2217
2218         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2219                 return 0;
2220
2221         if (file) {
2222                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2223                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2224         } else {
2225                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2226                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2227         }
2228
2229         /*
2230          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2231          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2232          * deadlock.
2233          */
2234         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2235                 inactive >>= 3;
2236
2237         too_many = isolated > inactive;
2238
2239         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2240         if (!too_many)
2241                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2242
2243         return too_many;
2244 }
2245
2246 /*
2247  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2248  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2249  *
2250  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2251  */
2252 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2253                                       struct list_head *list)
2254 {
2255         int nr_pages, nr_moved = 0;
2256         LIST_HEAD(pages_to_free);
2257         struct page *page;
2258
2259         while (!list_empty(list)) {
2260                 page = lru_to_page(list);
2261                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2262                 list_del(&page->lru);
2263                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2264                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2265                         putback_lru_page(page);
2266                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2267                         continue;
2268                 }
2269
2270                 /*
2271                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2272                  * Otherwise:
2273                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2274                  *   if !put_page_testzero
2275                  *                                    if (put_page_testzero())
2276                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2277                  *     SetPageLRU()
2278                  *     list_add(&page->lru,)
2279                  *                                        list_add(&page->lru,)
2280                  */
2281                 SetPageLRU(page);
2282
2283                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2284                         __clear_page_lru_flags(page);
2285
2286                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2287                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2288                                 destroy_compound_page(page);
2289                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2290                         } else
2291                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2292
2293                         continue;
2294                 }
2295
2296                 /*
2297                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2298                  * inhibits memcg migration).
2299                  */
2300                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_matches_lruvec(page_folio(page), lruvec), page);
2301                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2302                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2303                 nr_moved += nr_pages;
2304                 if (PageActive(page))
2305                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2306         }
2307
2308         /*
2309          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2310          */
2311         list_splice(&pages_to_free, list);
2312
2313         return nr_moved;
2314 }
2315
2316 /*
2317  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
2318  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
2319  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
2320  */
2321 static int current_may_throttle(void)
2322 {
2323         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
2324 }
2325
2326 /*
2327  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2328  * of reclaimed pages
2329  */
2330 static unsigned long
2331 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2332                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2333 {
2334         LIST_HEAD(page_list);
2335         unsigned long nr_scanned;
2336         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2337         unsigned long nr_taken;
2338         struct reclaim_stat stat;
2339         bool file = is_file_lru(lru);
2340         enum vm_event_item item;
2341         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2342         bool stalled = false;
2343
2344         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2345                 if (stalled)
2346                         return 0;
2347
2348                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2349                 stalled = true;
2350                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2351
2352                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2353                 if (fatal_signal_pending(current))
2354                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2355         }
2356
2357         lru_add_drain();
2358
2359         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2360
2361         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2362                                      &nr_scanned, sc, lru);
2363
2364         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2365         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2366         if (!cgroup_reclaim(sc))
2367                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2368         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2369         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2370
2371         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2372
2373         if (nr_taken == 0)
2374                 return 0;
2375
2376         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2377
2378         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2379         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2380
2381         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2382         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2383         if (!cgroup_reclaim(sc))
2384                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2385         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2386         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2387         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2388
2389         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2390         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2391         free_unref_page_list(&page_list);
2392
2393         /*
2394          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2395          * implies that flushers are not doing their job. This can
2396          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2397          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2398          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2399          * dirty pages grows not through writes but through memory
2400          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2401          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2402          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2403          */
2404         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2405                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2406
2407         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2408         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2409         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2410         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2411         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2412         sc->nr.taken += nr_taken;
2413         if (file)
2414                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2415
2416         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2417                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2418         return nr_reclaimed;
2419 }
2420
2421 /*
2422  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2423  *
2424  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2425  * processes.
2426  *
2427  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2428  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2429  * the pages are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2430  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2431  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2432  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2433  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2434  *
2435  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2436  * But we had to alter page->flags anyway.
2437  */
2438 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2439                                struct lruvec *lruvec,
2440                                struct scan_control *sc,
2441                                enum lru_list lru)
2442 {
2443         unsigned long nr_taken;
2444         unsigned long nr_scanned;
2445         unsigned long vm_flags;
2446         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2447         LIST_HEAD(l_active);
2448         LIST_HEAD(l_inactive);
2449         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2450         unsigned nr_rotated = 0;
2451         int file = is_file_lru(lru);
2452         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2453
2454         lru_add_drain();
2455
2456         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2457
2458         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2459                                      &nr_scanned, sc, lru);
2460
2461         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2462
2463         if (!cgroup_reclaim(sc))
2464                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2465         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2466
2467         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2468
2469         while (!list_empty(&l_hold)) {
2470                 struct folio *folio;
2471                 struct page *page;
2472
2473                 cond_resched();
2474                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2475                 list_del(&folio->lru);
2476                 page = &folio->page;
2477
2478                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2479                         putback_lru_page(page);
2480                         continue;
2481                 }
2482
2483                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2484                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2485                                 if (page_has_private(page))
2486                                         try_to_release_page(page, 0);
2487                                 unlock_page(page);
2488                         }
2489                 }
2490
2491                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2492                                      &vm_flags)) {
2493                         /*
2494                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2495                          * give them one more trip around the active list. So
2496                          * that executable code get better chances to stay in
2497                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2498                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2499                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2500                          * so we ignore them here.
2501                          */
2502                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2503                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2504                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2505                                 continue;
2506                         }
2507                 }
2508
2509                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2510                 SetPageWorkingset(page);
2511                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2512         }
2513
2514         /*
2515          * Move pages back to the lru list.
2516          */
2517         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2518
2519         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2520         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2521         /* Keep all free pages in l_active list */
2522         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2523
2524         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2525         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2526
2527         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2528         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2529
2530         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2531         free_unref_page_list(&l_active);
2532         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2533                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2534 }
2535
2536 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2537 {
2538         int nid = NUMA_NO_NODE;
2539         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2540         LIST_HEAD(node_page_list);
2541         struct reclaim_stat dummy_stat;
2542         struct page *page;
2543         unsigned int noreclaim_flag;
2544         struct scan_control sc = {
2545                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2546                 .may_writepage = 1,
2547                 .may_unmap = 1,
2548                 .may_swap = 1,
2549                 .no_demotion = 1,
2550         };
2551
2552         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2553
2554         while (!list_empty(page_list)) {
2555                 page = lru_to_page(page_list);
2556                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2557                         nid = page_to_nid(page);
2558                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2559                 }
2560
2561                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2562                         ClearPageActive(page);
2563                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2564                         continue;
2565                 }
2566
2567                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2568                                                 NODE_DATA(nid),
2569                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2570                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2571                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2572                         list_del(&page->lru);
2573                         putback_lru_page(page);
2574                 }
2575
2576                 nid = NUMA_NO_NODE;
2577         }
2578
2579         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2580                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2581                                                 NODE_DATA(nid),
2582                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2583                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2584                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2585                         list_del(&page->lru);
2586                         putback_lru_page(page);
2587                 }
2588         }
2589
2590         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2591
2592         return nr_reclaimed;
2593 }
2594
2595 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2596                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2597 {
2598         if (is_active_lru(lru)) {
2599                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2600                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2601                 else
2602                         sc->skipped_deactivate = 1;
2603                 return 0;
2604         }
2605
2606         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2607 }
2608
2609 /*
2610  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2611  * to do too much work.
2612  *
2613  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2614  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2615  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2616  *
2617  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2618  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2619  *
2620  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2621  *
2622  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2623  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2624  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2625  *
2626  * total     target    max
2627  * memory    ratio     inactive
2628  * -------------------------------------
2629  *   10MB       1         5MB
2630  *  100MB       1        50MB
2631  *    1GB       3       250MB
2632  *   10GB      10       0.9GB
2633  *  100GB      31         3GB
2634  *    1TB     101        10GB
2635  *   10TB     320        32GB
2636  */
2637 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2638 {
2639         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2640         unsigned long inactive, active;
2641         unsigned long inactive_ratio;
2642         unsigned long gb;
2643
2644         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2645         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2646
2647         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2648         if (gb)
2649                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2650         else
2651                 inactive_ratio = 1;
2652
2653         return inactive * inactive_ratio < active;
2654 }
2655
2656 enum scan_balance {
2657         SCAN_EQUAL,
2658         SCAN_FRACT,
2659         SCAN_ANON,
2660         SCAN_FILE,
2661 };
2662
2663 /*
2664  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2665  * scanned.
2666  *
2667  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2668  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2669  */
2670 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2671                            unsigned long *nr)
2672 {
2673         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2674         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2675         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2676         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2677         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2678         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2679         enum scan_balance scan_balance;
2680         unsigned long ap, fp;
2681         enum lru_list lru;
2682
2683         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2684         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2685                 scan_balance = SCAN_FILE;
2686                 goto out;
2687         }
2688
2689         /*
2690          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2691          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2692          * disable swapping for individual groups completely when
2693          * using the memory controller's swap limit feature would be
2694          * too expensive.
2695          */
2696         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2697                 scan_balance = SCAN_FILE;
2698                 goto out;
2699         }
2700
2701         /*
2702          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2703          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2704          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2705          */
2706         if (!sc->priority && swappiness) {
2707                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2708                 goto out;
2709         }
2710
2711         /*
2712          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2713          */
2714         if (sc->file_is_tiny) {
2715                 scan_balance = SCAN_ANON;
2716                 goto out;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2721          * anything from the anonymous working right now.
2722          */
2723         if (sc->cache_trim_mode) {
2724                 scan_balance = SCAN_FILE;
2725                 goto out;
2726         }
2727
2728         scan_balance = SCAN_FRACT;
2729         /*
2730          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2731          *
2732          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2733          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2734          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2735          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2736          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2737          *
2738          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2739          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2740          * applied, before swappiness.
2741          *
2742          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2743          */
2744         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2745         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2746         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2747         total_cost = anon_cost + file_cost;
2748
2749         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2750         ap /= anon_cost + 1;
2751
2752         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2753         fp /= file_cost + 1;
2754
2755         fraction[0] = ap;
2756         fraction[1] = fp;
2757         denominator = ap + fp;
2758 out:
2759         for_each_evictable_lru(lru) {
2760                 int file = is_file_lru(lru);
2761                 unsigned long lruvec_size;
2762                 unsigned long low, min;
2763                 unsigned long scan;
2764
2765                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2766                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2767                                       &min, &low);
2768
2769                 if (min || low) {
2770                         /*
2771                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2772                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2773                          * setting.
2774                          *
2775                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2776                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2777                          * approach the memory protection threshold, to totally
2778                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2779                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2780                          * also means we simply get no protection at all if we
2781                          * set it too low, which is not ideal.
2782                          *
2783                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2784                          * pressure by how much of the total memory used is
2785                          * within protection thresholds.
2786                          *
2787                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2788                          * we skip over all groups that are within their low
2789                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2790                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2791                          * the best-effort low protection. However, we still
2792                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2793                          * that case instead of simply punishing them all
2794                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2795                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2796                          * again by how much of the total memory used is under
2797                          * hard protection.
2798                          */
2799                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2800                         unsigned long protection;
2801
2802                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2803                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2804                                 protection = low;
2805                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2806                         } else {
2807                                 protection = min;
2808                         }
2809
2810                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2811                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2812
2813                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2814                                 (cgroup_size + 1);
2815
2816                         /*
2817                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2818                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2819                          * sc->priority further than desirable.
2820                          */
2821                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2822                 } else {
2823                         scan = lruvec_size;
2824                 }
2825
2826                 scan >>= sc->priority;
2827
2828                 /*
2829                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2830                  * scrape out the remaining cache.
2831                  */
2832                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2833                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2834
2835                 switch (scan_balance) {
2836                 case SCAN_EQUAL:
2837                         /* Scan lists relative to size */
2838                         break;
2839                 case SCAN_FRACT:
2840                         /*
2841                          * Scan types proportional to swappiness and
2842                          * their relative recent reclaim efficiency.
2843                          * Make sure we don't miss the last page on
2844                          * the offlined memory cgroups because of a
2845                          * round-off error.
2846                          */
2847                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2848                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2849                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2850                                                   denominator);
2851                         break;
2852                 case SCAN_FILE:
2853                 case SCAN_ANON:
2854                         /* Scan one type exclusively */
2855                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2856                                 scan = 0;
2857                         break;
2858                 default:
2859                         /* Look ma, no brain */
2860                         BUG();
2861                 }
2862
2863                 nr[lru] = scan;
2864         }
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2869  * ultimately no way to reclaim the memory.
2870  */
2871 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2872                                struct scan_control *sc)
2873 {
2874         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2875         if (total_swap_pages > 0)
2876                 return true;
2877
2878         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2879         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2880 }
2881
2882 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2883 {
2884         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2885         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2886         unsigned long nr_to_scan;
2887         enum lru_list lru;
2888         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2889         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2890         struct blk_plug plug;
2891         bool scan_adjusted;
2892
2893         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2894
2895         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2896         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2897
2898         /*
2899          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2900          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2901          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2902          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2903          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2904          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2905          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2906          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2907          * dropped to zero at the first pass.
2908          */
2909         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2910                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2911
2912         blk_start_plug(&plug);
2913         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2914                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2915                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2916                 unsigned long nr_scanned;
2917
2918                 for_each_evictable_lru(lru) {
2919                         if (nr[lru]) {
2920                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2921                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2922
2923                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2924                                                             lruvec, sc);
2925                         }
2926                 }
2927
2928                 cond_resched();
2929
2930                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2931                         continue;
2932
2933                 /*
2934                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2935                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2936                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2937                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2938                  * proportional to the original scan target.
2939                  */
2940                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2941                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2942
2943                 /*
2944                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2945                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2946                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2947                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2948                  */
2949                 if (!nr_file || !nr_anon)
2950                         break;
2951
2952                 if (nr_file > nr_anon) {
2953                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2954                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2955                         lru = LRU_BASE;
2956                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2957                 } else {
2958                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2959                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2960                         lru = LRU_FILE;
2961                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2962                 }
2963
2964                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2965                 nr[lru] = 0;
2966                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2967
2968                 /*
2969                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2970                  * scan target and the percentage scanning already complete
2971                  */
2972                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2973                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2974                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2975                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2976
2977                 lru += LRU_ACTIVE;
2978                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2979                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2980                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2981
2982                 scan_adjusted = true;
2983         }
2984         blk_finish_plug(&plug);
2985         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2986
2987         /*
2988          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2989          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2990          */
2991         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2992             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2993                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2994                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2995 }
2996
2997 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2998 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2999 {
3000         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
3001                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
3002                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
3003                 return true;
3004
3005         return false;
3006 }
3007
3008 /*
3009  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
3010  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
3011  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
3012  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
3013  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
3014  */
3015 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
3016                                         unsigned long nr_reclaimed,
3017                                         struct scan_control *sc)
3018 {
3019         unsigned long pages_for_compaction;
3020         unsigned long inactive_lru_pages;
3021         int z;
3022
3023         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
3024         if (!in_reclaim_compaction(sc))
3025                 return false;
3026
3027         /*
3028          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
3029          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
3030          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
3031          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
3032          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
3033          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
3034          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
3035          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
3036          */
3037         if (!nr_reclaimed)
3038                 return false;
3039
3040         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
3041         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3042                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3043                 if (!managed_zone(zone))
3044                         continue;
3045
3046                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
3047                 case COMPACT_SUCCESS:
3048                 case COMPACT_CONTINUE:
3049                         return false;
3050                 default:
3051                         /* check next zone */
3052                         ;
3053                 }
3054         }
3055
3056         /*
3057          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
3058          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
3059          */
3060         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
3061         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3062         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3063                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3064
3065         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
3066 }
3067
3068 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3069 {
3070         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
3071         struct mem_cgroup *memcg;
3072
3073         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
3074         do {
3075                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3076                 unsigned long reclaimed;
3077                 unsigned long scanned;
3078
3079                 /*
3080                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
3081                  * aren't eligible for reclaim - either because they
3082                  * don't have any reclaimable pages, or because their
3083                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
3084                  */
3085                 cond_resched();
3086
3087                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
3088
3089                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
3090                         /*
3091                          * Hard protection.
3092                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
3093                          */
3094                         continue;
3095                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
3096                         /*
3097                          * Soft protection.
3098                          * Respect the protection only as long as
3099                          * there is an unprotected supply
3100                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3101                          */
3102                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3103                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3104                                 continue;
3105                         }
3106                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3107                 }
3108
3109                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3110                 scanned = sc->nr_scanned;
3111
3112                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3113
3114                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3115                             sc->priority);
3116
3117                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3118                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3119                            sc->nr_scanned - scanned,
3120                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3121
3122         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3123 }
3124
3125 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3126 {
3127         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3128         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3129         struct lruvec *target_lruvec;
3130         bool reclaimable = false;
3131         unsigned long file;
3132
3133         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3134
3135 again:
3136         /*
3137          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3138          * lruvec stats for heuristics.
3139          */
3140         mem_cgroup_flush_stats();
3141
3142         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3143
3144         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3145         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3146
3147         /*
3148          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3149          */
3150         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3151         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3152         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3153         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3154
3155         /*
3156          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3157          * and file LRU lists.
3158          */
3159         if (!sc->force_deactivate) {
3160                 unsigned long refaults;
3161
3162                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3163                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3164                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3165                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3166                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3167                 else
3168                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3169
3170                 /*
3171                  * When refaults are being observed, it means a new
3172                  * workingset is being established. Deactivate to get
3173                  * rid of any stale active pages quickly.
3174                  */
3175                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3176                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3177                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3178                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3179                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3180                 else
3181                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3182         } else
3183                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3184
3185         /*
3186          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3187          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3188          * anonymous pages.
3189          */
3190         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3191         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3192                 sc->cache_trim_mode = 1;
3193         else
3194                 sc->cache_trim_mode = 0;
3195
3196         /*
3197          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3198          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3199          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3200          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3201          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3202          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3203          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3204          */
3205         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3206                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3207                 unsigned long free, anon;
3208                 int z;
3209
3210                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3211                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3212                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3213
3214                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3215                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3216                         if (!managed_zone(zone))
3217                                 continue;
3218
3219                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3220                 }
3221
3222                 /*
3223                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3224                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3225                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3226                  */
3227                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3228
3229                 sc->file_is_tiny =
3230                         file + free <= total_high_wmark &&
3231                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3232                         anon >> sc->priority;
3233         }
3234
3235         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3236
3237         if (reclaim_state) {
3238                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3239                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3240         }
3241
3242         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3243         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3244                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3245                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3246
3247         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3248                 reclaimable = true;
3249
3250         if (current_is_kswapd()) {
3251                 /*
3252                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3253                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3254                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3255                  * global limits are not being effective at throttling
3256                  * processes due to the page distribution throughout
3257                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3258                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3259                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3260                  * the dirtying process is throttled in the same way
3261                  * balance_dirty_pages() manages.
3262                  *
3263                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3264                  * count the number of pages under pages flagged for
3265                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3266                  * in the nr_immediate check below.
3267                  */
3268                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3269                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3270
3271                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3272                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3273                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3274
3275                 /*
3276                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3277                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3278                  * implies that pages are cycling through the LRU
3279                  * faster than they are written so forcibly stall
3280                  * until some pages complete writeback.
3281                  */
3282                 if (sc->nr.immediate)
3283                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3284         }
3285
3286         /*
3287          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
3288          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
3289          *
3290          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3291          * stalling in reclaim_throttle().
3292          */
3293         if ((current_is_kswapd() ||
3294              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3295             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3296                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3297
3298         /*
3299          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
3300          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
3301          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3302          * the LRU too quickly.
3303          */
3304         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3305             !sc->hibernation_mode &&
3306             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3307                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
3308
3309         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3310                                     sc))
3311                 goto again;
3312
3313         /*
3314          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3315          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3316          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3317          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3318          */
3319         if (reclaimable)
3320                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3321 }
3322
3323 /*
3324  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3325  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3326  * should reclaim first.
3327  */
3328 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3329 {
3330         unsigned long watermark;
3331         enum compact_result suitable;
3332
3333         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3334         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3335                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3336                 return true;
3337         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3338                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3339                 return false;
3340
3341         /*
3342          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3343          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3344          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3345          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3346          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3347          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3348          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3349          */
3350         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3351
3352         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3353 }
3354
3355 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3356 {
3357         /*
3358          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
3359          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
3360          */
3361         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
3362                 wait_queue_head_t *wqh;
3363
3364                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
3365                 if (waitqueue_active(wqh))
3366                         wake_up(wqh);
3367
3368                 return;
3369         }
3370
3371         /*
3372          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
3373          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
3374          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
3375          * LRU.
3376          */
3377         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
3378                 return;
3379
3380         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
3381         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
3382                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
3383 }
3384
3385 /*
3386  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3387  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3388  * request.
3389  *
3390  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3391  * scan then give up on it.
3392  */
3393 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3394 {
3395         struct zoneref *z;
3396         struct zone *zone;
3397         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3398         unsigned long nr_soft_scanned;
3399         gfp_t orig_mask;
3400         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3401         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
3402
3403         /*
3404          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3405          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3406          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3407          */
3408         orig_mask = sc->gfp_mask;
3409         if (buffer_heads_over_limit) {
3410                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3411                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3412         }
3413
3414         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3415                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3416                 /*
3417                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3418                  * to global LRU.
3419                  */
3420                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3421                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3422                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3423                                 continue;
3424
3425                         /*
3426                          * If we already have plenty of memory free for
3427                          * compaction in this zone, don't free any more.
3428                          * Even though compaction is invoked for any
3429                          * non-zero order, only frequent costly order
3430                          * reclamation is disruptive enough to become a
3431                          * noticeable problem, like transparent huge
3432                          * page allocations.
3433                          */
3434                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3435                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3436                             compaction_ready(zone, sc)) {
3437                                 sc->compaction_ready = true;
3438                                 continue;
3439                         }
3440
3441                         /*
3442                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3443                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3444                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3445                          * the user prefers lower zones being preserved.
3446                          */
3447                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3448                                 continue;
3449
3450                         /*
3451                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3452                          * and returns the number of reclaimed pages and
3453                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3454                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3455                          */
3456                         nr_soft_scanned = 0;
3457                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3458                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3459                                                 &nr_soft_scanned);
3460                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3461                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3462                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3463                 }
3464
3465                 if (!first_pgdat)
3466                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
3467
3468                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3469                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3470                         continue;
3471                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3472                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3473         }
3474
3475         if (first_pgdat)
3476                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
3477
3478         /*
3479          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3480          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3481          */
3482         sc->gfp_mask = orig_mask;
3483 }
3484
3485 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3486 {
3487         struct lruvec *target_lruvec;
3488         unsigned long refaults;
3489
3490         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3491         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3492         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3493         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3494         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3495 }
3496
3497 /*
3498  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3499  *
3500  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3501  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3502  *
3503  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3504  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3505  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3506  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3507  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3508  * work, and the allocation attempt will fail.
3509  *
3510  * returns:     0, if no pages reclaimed
3511  *              else, the number of pages reclaimed
3512  */
3513 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3514                                           struct scan_control *sc)
3515 {
3516         int initial_priority = sc->priority;
3517         pg_data_t *last_pgdat;
3518         struct zoneref *z;
3519         struct zone *zone;
3520 retry:
3521         delayacct_freepages_start();
3522
3523         if (!cgroup_reclaim(sc))
3524                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3525
3526         do {
3527                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3528                                 sc->priority);
3529                 sc->nr_scanned = 0;
3530                 shrink_zones(zonelist, sc);
3531
3532                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3533                         break;
3534
3535                 if (sc->compaction_ready)
3536                         break;
3537
3538                 /*
3539                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3540                  * writepage even in laptop mode.
3541                  */
3542                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3543                         sc->may_writepage = 1;
3544         } while (--sc->priority >= 0);
3545
3546         last_pgdat = NULL;
3547         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3548                                         sc->nodemask) {
3549                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3550                         continue;
3551                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3552
3553                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3554
3555                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3556                         struct lruvec *lruvec;
3557
3558                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3559                                                    zone->zone_pgdat);
3560                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3561                 }
3562         }
3563
3564         delayacct_freepages_end();
3565
3566         if (sc->nr_reclaimed)
3567                 return sc->nr_reclaimed;
3568
3569         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3570         if (sc->compaction_ready)
3571                 return 1;
3572
3573         /*
3574          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3575          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3576          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3577          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3578          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3579          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3580          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3581          */
3582         if (sc->skipped_deactivate) {
3583                 sc->priority = initial_priority;
3584                 sc->force_deactivate = 1;
3585                 sc->skipped_deactivate = 0;
3586                 goto retry;
3587         }
3588
3589         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3590         if (sc->memcg_low_skipped) {
3591                 sc->priority = initial_priority;
3592                 sc->force_deactivate = 0;
3593                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3594                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3595                 goto retry;
3596         }
3597
3598         return 0;
3599 }
3600
3601 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3602 {
3603         struct zone *zone;
3604         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3605         unsigned long free_pages = 0;
3606         int i;
3607         bool wmark_ok;
3608
3609         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3610                 return true;
3611
3612         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3613                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3614                 if (!managed_zone(zone))
3615                         continue;
3616
3617                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3618                         continue;
3619
3620                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3621                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3622         }
3623
3624         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3625         if (!pfmemalloc_reserve)
3626                 return true;
3627
3628         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3629
3630         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3631         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3632                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3633                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3634
3635                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3636         }
3637
3638         return wmark_ok;
3639 }
3640
3641 /*
3642  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3643  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3644  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3645  * when the low watermark is reached.
3646  *
3647  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3648  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3649  */
3650 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3651                                         nodemask_t *nodemask)
3652 {
3653         struct zoneref *z;
3654         struct zone *zone;
3655         pg_data_t *pgdat = NULL;
3656
3657         /*
3658          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3659          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3660          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3661          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3662          * processes to block on log_wait_commit().
3663          */
3664         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3665                 goto out;
3666
3667         /*
3668          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3669          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3670          */
3671         if (fatal_signal_pending(current))
3672                 goto out;
3673
3674         /*
3675          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3676          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3677          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3678          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3679          *
3680          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3681          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3682          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3683          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3684          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3685          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3686          * should make reasonable progress.
3687          */
3688         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3689                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3690                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3691                         continue;
3692
3693                 /* Throttle based on the first usable node */
3694                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3695                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3696                         goto out;
3697                 break;
3698         }
3699
3700         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3701         if (!pgdat)
3702                 goto out;
3703
3704         /* Account for the throttling */
3705         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3706
3707         /*
3708          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3709          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3710          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3711          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3712          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3713          * second before continuing.
3714          */
3715         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3716                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3717                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3718         else
3719                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3720                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3721                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3722
3723         if (fatal_signal_pending(current))
3724                 return true;
3725
3726 out:
3727         return false;
3728 }
3729
3730 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3731                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3732 {
3733         unsigned long nr_reclaimed;
3734         struct scan_control sc = {
3735                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3736                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3737                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3738                 .order = order,
3739                 .nodemask = nodemask,
3740                 .priority = DEF_PRIORITY,
3741                 .may_writepage = !laptop_mode,
3742                 .may_unmap = 1,
3743                 .may_swap = 1,
3744         };
3745
3746         /*
3747          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3748          * Confirm they are large enough for max values.
3749          */
3750         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3751         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3752         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3753
3754         /*
3755          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3756          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3757          * point.
3758          */
3759         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3760                 return 1;
3761
3762         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3763         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3764
3765         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3766
3767         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3768         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3769
3770         return nr_reclaimed;
3771 }
3772
3773 #ifdef CONFIG_MEMCG
3774
3775 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3776 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3777                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3778                                                 pg_data_t *pgdat,
3779                                                 unsigned long *nr_scanned)
3780 {
3781         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3782         struct scan_control sc = {
3783                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3784                 .target_mem_cgroup = memcg,
3785                 .may_writepage = !laptop_mode,
3786                 .may_unmap = 1,
3787                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3788                 .may_swap = !noswap,
3789         };
3790
3791         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3792
3793         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3794                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3795
3796         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3797                                                       sc.gfp_mask);
3798
3799         /*
3800          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3801          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3802          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3803          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3804          * the priority and make it zero.
3805          */
3806         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3807
3808         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3809
3810         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3811
3812         return sc.nr_reclaimed;
3813 }
3814
3815 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3816                                            unsigned long nr_pages,
3817                                            gfp_t gfp_mask,
3818                                            bool may_swap)
3819 {
3820         unsigned long nr_reclaimed;
3821         unsigned int noreclaim_flag;
3822         struct scan_control sc = {
3823                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3824                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3825                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3826                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3827                 .target_mem_cgroup = memcg,
3828                 .priority = DEF_PRIORITY,
3829                 .may_writepage = !laptop_mode,
3830                 .may_unmap = 1,
3831                 .may_swap = may_swap,
3832         };
3833         /*
3834          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3835          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3836          * the reclaim does not bail out early.
3837          */
3838         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3839
3840         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3841         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3842         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3843
3844         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3845
3846         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3847         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3848         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3849
3850         return nr_reclaimed;
3851 }
3852 #endif
3853
3854 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3855                                 struct scan_control *sc)
3856 {
3857         struct mem_cgroup *memcg;
3858         struct lruvec *lruvec;
3859
3860         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3861                 return;
3862
3863         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3864         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3865                 return;
3866
3867         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3868         do {
3869                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3870                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3871                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3872                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3873         } while (memcg);
3874 }
3875
3876 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3877 {
3878         int i;
3879         struct zone *zone;
3880
3881         /*
3882          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3883          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3884          * should not be checked at the same time as reclaim would
3885          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3886          * zone is balanced.
3887          */
3888         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3889                 zone = pgdat->node_zones + i;
3890                 if (!managed_zone(zone))
3891                         continue;
3892
3893                 if (zone->watermark_boost)
3894                         return true;
3895         }
3896
3897         return false;
3898 }
3899
3900 /*
3901  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3902  * and highest_zoneidx
3903  */
3904 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3905 {
3906         int i;
3907         unsigned long mark = -1;
3908         struct zone *zone;
3909
3910         /*
3911          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3912          * meet watermarks.
3913          */
3914         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3915                 zone = pgdat->node_zones + i;
3916
3917                 if (!managed_zone(zone))
3918                         continue;
3919
3920                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
3921                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
3922                 else
3923                         mark = high_wmark_pages(zone);
3924                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3925                         return true;
3926         }
3927
3928         /*
3929          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
3930          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3931          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3932          */
3933         if (mark == -1)
3934                 return true;
3935
3936         return false;
3937 }
3938
3939 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3940 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3941 {
3942         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3943
3944         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3945         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3946         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3947 }
3948
3949 /*
3950  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3951  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3952  *
3953  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3954  */
3955 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3956                                 int highest_zoneidx)
3957 {
3958         /*
3959          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3960          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3961          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3962          * throttled. There is also a potential race if processes get
3963          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3964          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3965          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3966          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3967          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3968          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3969          * that here we are under prepare_to_wait().
3970          */
3971         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3972                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3973
3974         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3975         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3976                 return true;
3977
3978         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3979                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3980                 return true;
3981         }
3982
3983         return false;
3984 }
3985
3986 /*
3987  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3988  * zone that is currently unbalanced.
3989  *
3990  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3991  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3992  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3993  */
3994 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3995                                struct scan_control *sc)
3996 {
3997         struct zone *zone;
3998         int z;
3999
4000         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
4001         sc->nr_to_reclaim = 0;
4002         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
4003                 zone = pgdat->node_zones + z;
4004                 if (!managed_zone(zone))
4005                         continue;
4006
4007                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
4008         }
4009
4010         /*
4011          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
4012          * now pressure is applied based on node LRU order.
4013          */
4014         shrink_node(pgdat, sc);
4015
4016         /*
4017          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
4018          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
4019          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
4020          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
4021          * can direct reclaim/compact.
4022          */
4023         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
4024                 sc->order = 0;
4025
4026         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
4027 }
4028
4029 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
4030 static inline void
4031 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
4032 {
4033         int i;
4034         struct zone *zone;
4035
4036         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4037                 zone = pgdat->node_zones + i;
4038
4039                 if (!managed_zone(zone))
4040                         continue;
4041
4042                 if (active)
4043                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4044                 else
4045                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4046         }
4047 }
4048
4049 static inline void
4050 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4051 {
4052         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
4053 }
4054
4055 static inline void
4056 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4057 {
4058         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
4059 }
4060
4061 /*
4062  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
4063  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
4064  * balanced.
4065  *
4066  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
4067  *
4068  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
4069  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
4070  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
4071  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
4072  * balanced.
4073  */
4074 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
4075 {
4076         int i;
4077         unsigned long nr_soft_reclaimed;
4078         unsigned long nr_soft_scanned;
4079         unsigned long pflags;
4080         unsigned long nr_boost_reclaim;
4081         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
4082         bool boosted;
4083         struct zone *zone;
4084         struct scan_control sc = {
4085                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
4086                 .order = order,
4087                 .may_unmap = 1,
4088         };
4089
4090         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4091         psi_memstall_enter(&pflags);
4092         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4093
4094         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
4095
4096         /*
4097          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
4098          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
4099          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
4100          */
4101         nr_boost_reclaim = 0;
4102         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4103                 zone = pgdat->node_zones + i;
4104                 if (!managed_zone(zone))
4105                         continue;
4106
4107                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
4108                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
4109         }
4110         boosted = nr_boost_reclaim;
4111
4112 restart:
4113         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4114         sc.priority = DEF_PRIORITY;
4115         do {
4116                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
4117                 bool raise_priority = true;
4118                 bool balanced;
4119                 bool ret;
4120
4121                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
4122
4123                 /*
4124                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
4125                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
4126                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
4127                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
4128                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
4129                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
4130                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
4131                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
4132                  */
4133                 if (buffer_heads_over_limit) {
4134                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4135                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4136                                 if (!managed_zone(zone))
4137                                         continue;
4138
4139                                 sc.reclaim_idx = i;
4140                                 break;
4141                         }
4142                 }
4143
4144                 /*
4145                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4146                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4147                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4148                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4149                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4150                  */
4151                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4152                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4153                         nr_boost_reclaim = 0;
4154                         goto restart;
4155                 }
4156
4157                 /*
4158                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4159                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4160                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4161                  */
4162                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4163                         goto out;
4164
4165                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4166                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4167                         raise_priority = false;
4168
4169                 /*
4170                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4171                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4172                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4173                  * reclaim will be aborted.
4174                  */
4175                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4176                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4177
4178                 /*
4179                  * Do some background aging of the anon list, to give
4180                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4181                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4182                  * about consistent aging.
4183                  */
4184                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4185
4186                 /*
4187                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4188                  * even in laptop mode.
4189                  */
4190                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4191                         sc.may_writepage = 1;
4192
4193                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4194                 sc.nr_scanned = 0;
4195                 nr_soft_scanned = 0;
4196                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4197                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4198                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4199
4200                 /*
4201                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4202                  * enough pages are already being scanned that that high
4203                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4204                  */
4205                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4206                         raise_priority = false;
4207
4208                 /*
4209                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4210                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4211                  * able to safely make forward progress. Wake them
4212                  */
4213                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4214                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4215                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4216
4217                 /* Check if kswapd should be suspending */
4218                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4219                 ret = try_to_freeze();
4220                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4221                 if (ret || kthread_should_stop())
4222                         break;
4223
4224                 /*
4225                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4226                  * progress in reclaiming pages
4227                  */
4228                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4229                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4230
4231                 /*
4232                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4233                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4234                  * extreme circumstances.
4235                  */
4236                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4237                         break;
4238
4239                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4240                         sc.priority--;
4241         } while (sc.priority >= 1);
4242
4243         if (!sc.nr_reclaimed)
4244                 pgdat->kswapd_failures++;
4245
4246 out:
4247         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4248
4249         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4250         if (boosted) {
4251                 unsigned long flags;
4252
4253                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4254                         if (!zone_boosts[i])
4255                                 continue;
4256
4257                         /* Increments are under the zone lock */
4258                         zone = pgdat->node_zones + i;
4259                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4260                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4261                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4262                 }
4263
4264                 /*
4265                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4266                  * pageblocks.
4267                  */
4268                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4269         }
4270
4271         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4272         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4273         psi_memstall_leave(&pflags);
4274         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4275
4276         /*
4277          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4278          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4279          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4280          * remain at the higher level.
4281          */
4282         return sc.order;
4283 }
4284
4285 /*
4286  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4287  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4288  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4289  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4290  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4291  */
4292 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4293                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4294 {
4295         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4296
4297         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4298 }
4299
4300 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4301                                 unsigned int highest_zoneidx)
4302 {
4303         long remaining = 0;
4304         DEFINE_WAIT(wait);
4305
4306         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4307                 return;
4308
4309         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4310
4311         /*
4312          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4313          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4314          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4315          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4316          * succeed.
4317          */
4318         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4319                 /*
4320                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4321                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4322                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4323                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4324                  */
4325                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4326
4327                 /*
4328                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4329                  * allocation of the requested order possible.
4330                  */
4331                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4332
4333                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4334
4335                 /*
4336                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4337                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4338                  * the previous request that slept prematurely.
4339                  */
4340                 if (remaining) {
4341                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4342                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4343                                                         highest_zoneidx));
4344
4345                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4346                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4347                 }
4348
4349                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4350                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4351         }
4352
4353         /*
4354          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4355          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4356          */
4357         if (!remaining &&
4358             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4359                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4360
4361                 /*
4362                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4363                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4364                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4365                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4366                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4367                  * them before going back to sleep.
4368                  */
4369                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4370
4371                 if (!kthread_should_stop())
4372                         schedule();
4373
4374                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4375         } else {
4376                 if (remaining)
4377                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4378                 else
4379                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4380         }
4381         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4382 }
4383
4384 /*
4385  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4386  * from the init process.
4387  *
4388  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4389  * free memory available even if there is no other activity
4390  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4391  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4392  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4393  *
4394  * If there are applications that are active memory-allocators
4395  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4396  */
4397 static int kswapd(void *p)
4398 {
4399         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4400         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4401         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4402         struct task_struct *tsk = current;
4403         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4404
4405         if (!cpumask_empty(cpumask))
4406                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4407
4408         /*
4409          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4410          * and that if we need more memory we should get access to it
4411          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4412          * never get caught in the normal page freeing logic.
4413          *
4414          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4415          * you need a small amount of memory in order to be able to
4416          * page out something else, and this flag essentially protects
4417          * us from recursively trying to free more memory as we're
4418          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4419          */
4420         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
4421         set_freezable();
4422
4423         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4424         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4425         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
4426         for ( ; ; ) {
4427                 bool ret;
4428
4429                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4430                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4431                                                         highest_zoneidx);
4432
4433 kswapd_try_sleep:
4434                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4435                                         highest_zoneidx);
4436
4437                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4438                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4439                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4440                                                         highest_zoneidx);
4441                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4442                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4443
4444                 ret = try_to_freeze();
4445                 if (kthread_should_stop())
4446                         break;
4447
4448                 /*
4449                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4450                  * after returning from the refrigerator
4451                  */
4452                 if (ret)
4453                         continue;
4454
4455                 /*
4456                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4457                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4458                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4459                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4460                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4461                  * request (alloc_order).
4462                  */
4463                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4464                                                 alloc_order);
4465                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4466                                                 highest_zoneidx);
4467                 if (reclaim_order < alloc_order)
4468                         goto kswapd_try_sleep;
4469         }
4470
4471         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
4472
4473         return 0;
4474 }
4475
4476 /*
4477  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4478  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4479  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4480  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4481  * needed.
4482  */
4483 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4484                    enum zone_type highest_zoneidx)
4485 {
4486         pg_data_t *pgdat;
4487         enum zone_type curr_idx;
4488
4489         if (!managed_zone(zone))
4490                 return;
4491
4492         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4493                 return;
4494
4495         pgdat = zone->zone_pgdat;
4496         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4497
4498         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4499                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4500
4501         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4502                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4503
4504         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4505                 return;
4506
4507         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4508         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4509             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4510              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4511                 /*
4512                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4513                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4514                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4515                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4516                  * ratelimit its work.
4517                  */
4518                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4519                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4520                 return;
4521         }
4522
4523         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4524                                       gfp_flags);
4525         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4526 }
4527
4528 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4529 /*
4530  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4531  * freed pages.
4532  *
4533  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4534  * LRU order by reclaiming preferentially
4535  * inactive > active > active referenced > active mapped
4536  */
4537 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4538 {
4539         struct scan_control sc = {
4540                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4541                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4542                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4543                 .priority = DEF_PRIORITY,
4544                 .may_writepage = 1,
4545                 .may_unmap = 1,
4546                 .may_swap = 1,
4547                 .hibernation_mode = 1,
4548         };
4549         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4550         unsigned long nr_reclaimed;
4551         unsigned int noreclaim_flag;
4552
4553         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4554         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4555         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4556
4557         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4558
4559         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4560         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4561         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4562
4563         return nr_reclaimed;
4564 }
4565 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4566
4567 /*
4568  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4569  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4570  */
4571 void kswapd_run(int nid)
4572 {
4573         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4574
4575         if (pgdat->kswapd)
4576                 return;
4577
4578         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4579         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4580                 /* failure at boot is fatal */
4581                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4582                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4583                 pgdat->kswapd = NULL;
4584         }
4585 }
4586
4587 /*
4588  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4589  * hold mem_hotplug_begin/end().
4590  */
4591 void kswapd_stop(int nid)
4592 {
4593         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4594
4595         if (kswapd) {
4596                 kthread_stop(kswapd);
4597                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4598         }
4599 }
4600
4601 static int __init kswapd_init(void)
4602 {
4603         int nid;
4604
4605         swap_setup();
4606         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4607                 kswapd_run(nid);
4608         return 0;
4609 }
4610
4611 module_init(kswapd_init)
4612
4613 #ifdef CONFIG_NUMA
4614 /*
4615  * Node reclaim mode
4616  *
4617  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4618  * the watermarks.
4619  */
4620 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4621
4622 /*
4623  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4624  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4625  * a zone.
4626  */
4627 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4628
4629 /*
4630  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4631  * occur.
4632  */
4633 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4634
4635 /*
4636  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4637  * slab reclaim needs to occur.
4638  */
4639 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4640
4641 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4642 {
4643         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4644         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4645                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4646
4647         /*
4648          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4649          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4650          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4651          */
4652         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4653 }
4654
4655 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4656 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4657 {
4658         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4659         unsigned long delta = 0;
4660
4661         /*
4662          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4663          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4664          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4665          * a better estimate
4666          */
4667         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4668                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4669         else
4670                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4671
4672         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4673         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4674                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4675
4676         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4677         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4678                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4679
4680         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4681 }
4682
4683 /*
4684  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4685  */
4686 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4687 {
4688         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4689         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4690         struct task_struct *p = current;
4691         unsigned int noreclaim_flag;
4692         struct scan_control sc = {
4693                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4694                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4695                 .order = order,
4696                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4697                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4698                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4699                 .may_swap = 1,
4700                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4701         };
4702         unsigned long pflags;
4703
4704         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4705                                            sc.gfp_mask);
4706
4707         cond_resched();
4708         psi_memstall_enter(&pflags);
4709         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4710         /*
4711          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4712          */
4713         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4714         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4715
4716         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4717                 /*
4718                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4719                  * priorities until we have enough memory freed.
4720                  */
4721                 do {
4722                         shrink_node(pgdat, &sc);
4723                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4724         }
4725
4726         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4727         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4728         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4729         psi_memstall_leave(&pflags);
4730
4731         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4732
4733         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4734 }
4735
4736 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4737 {
4738         int ret;
4739
4740         /*
4741          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4742          * slab pages if we are over the defined limits.
4743          *
4744          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4745          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4746          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4747          * if less than a specified percentage of the node is used by
4748          * unmapped file backed pages.
4749          */
4750         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4751             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4752             pgdat->min_slab_pages)
4753                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4754
4755         /*
4756          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4757          */
4758         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4759                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4760
4761         /*
4762          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4763          * have associated processors. This will favor the local processor
4764          * over remote processors and spread off node memory allocations
4765          * as wide as possible.
4766          */
4767         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4768                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4769
4770         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4771                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4772
4773         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4774         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4775
4776         if (!ret)
4777                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4778
4779         return ret;
4780 }
4781 #endif
4782
4783 /**
4784  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4785  * appropriate zone lru list
4786  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4787  *
4788  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4789  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4790  * should be only used for lru pages.
4791  */
4792 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4793 {
4794         struct lruvec *lruvec = NULL;
4795         int pgscanned = 0;
4796         int pgrescued = 0;
4797         int i;
4798
4799         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4800                 struct page *page = pvec->pages[i];
4801                 struct folio *folio = page_folio(page);
4802                 int nr_pages;
4803
4804                 if (PageTransTail(page))
4805                         continue;
4806
4807                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4808                 pgscanned += nr_pages;
4809
4810                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4811                 if (!TestClearPageLRU(page))
4812                         continue;
4813
4814                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
4815                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4816                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4817                         ClearPageUnevictable(page);
4818                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4819                         pgrescued += nr_pages;
4820                 }
4821                 SetPageLRU(page);
4822         }
4823
4824         if (lruvec) {
4825                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4826                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4827                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4828         } else if (pgscanned) {
4829                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4830         }
4831 }
4832 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
This page took 0.308875 seconds and 4 git commands to generate.