]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
NUMA balancing: optimize page placement for memory tiering system
[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
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /*
83          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
84          */
85         unsigned long   anon_cost;
86         unsigned long   file_cost;
87
88         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
89 #define DEACTIVATE_ANON 1
90 #define DEACTIVATE_FILE 2
91         unsigned int may_deactivate:2;
92         unsigned int force_deactivate:1;
93         unsigned int skipped_deactivate:1;
94
95         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
96         unsigned int may_writepage:1;
97
98         /* Can mapped pages be reclaimed? */
99         unsigned int may_unmap:1;
100
101         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
102         unsigned int may_swap:1;
103
104         /*
105          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
106          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
107          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
108          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
109          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
110          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
111          */
112         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
113         unsigned int memcg_low_skipped:1;
114
115         unsigned int hibernation_mode:1;
116
117         /* One of the zones is ready for compaction */
118         unsigned int compaction_ready:1;
119
120         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
121         unsigned int cache_trim_mode:1;
122
123         /* The file pages on the current node are dangerously low */
124         unsigned int file_is_tiny:1;
125
126         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
127         unsigned int no_demotion:1;
128
129         /* Allocation order */
130         s8 order;
131
132         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
133         s8 priority;
134
135         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
136         s8 reclaim_idx;
137
138         /* This context's GFP mask */
139         gfp_t gfp_mask;
140
141         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
142         unsigned long nr_scanned;
143
144         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
145         unsigned long nr_reclaimed;
146
147         struct {
148                 unsigned int dirty;
149                 unsigned int unqueued_dirty;
150                 unsigned int congested;
151                 unsigned int writeback;
152                 unsigned int immediate;
153                 unsigned int file_taken;
154                 unsigned int taken;
155         } nr;
156
157         /* for recording the reclaimed slab by now */
158         struct reclaim_state reclaim_state;
159 };
160
161 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
162 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
163         do {                                                            \
164                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
165                         struct page *prev;                              \
166                                                                         \
167                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
168                         prefetchw(&prev->_field);                       \
169                 }                                                       \
170         } while (0)
171 #else
172 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
173 #endif
174
175 /*
176  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
177  */
178 int vm_swappiness = 60;
179
180 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
181                                    struct reclaim_state *rs)
182 {
183         /* Check for an overwrite */
184         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
185
186         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
187         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
188
189         task->reclaim_state = rs;
190 }
191
192 static LIST_HEAD(shrinker_list);
193 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
194
195 #ifdef CONFIG_MEMCG
196 static int shrinker_nr_max;
197
198 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
199 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
200 {
201         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
202 }
203
204 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
205 {
206         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
207 }
208
209 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
210                                                      int nid)
211 {
212         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
213                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
214 }
215
216 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
217                                     int map_size, int defer_size,
218                                     int old_map_size, int old_defer_size)
219 {
220         struct shrinker_info *new, *old;
221         struct mem_cgroup_per_node *pn;
222         int nid;
223         int size = map_size + defer_size;
224
225         for_each_node(nid) {
226                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
227                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
228                 /* Not yet online memcg */
229                 if (!old)
230                         return 0;
231
232                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
233                 if (!new)
234                         return -ENOMEM;
235
236                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
237                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
238
239                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
240                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
241                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
242                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
243                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
244                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
245                        defer_size - old_defer_size);
246
247                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
248                 kvfree_rcu(old, rcu);
249         }
250
251         return 0;
252 }
253
254 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
255 {
256         struct mem_cgroup_per_node *pn;
257         struct shrinker_info *info;
258         int nid;
259
260         for_each_node(nid) {
261                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
262                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
263                 kvfree(info);
264                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
265         }
266 }
267
268 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
269 {
270         struct shrinker_info *info;
271         int nid, size, ret = 0;
272         int map_size, defer_size = 0;
273
274         down_write(&shrinker_rwsem);
275         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
276         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
277         size = map_size + defer_size;
278         for_each_node(nid) {
279                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
280                 if (!info) {
281                         free_shrinker_info(memcg);
282                         ret = -ENOMEM;
283                         break;
284                 }
285                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
286                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
287                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
288         }
289         up_write(&shrinker_rwsem);
290
291         return ret;
292 }
293
294 static inline bool need_expand(int nr_max)
295 {
296         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
297                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
298 }
299
300 static int expand_shrinker_info(int new_id)
301 {
302         int ret = 0;
303         int new_nr_max = new_id + 1;
304         int map_size, defer_size = 0;
305         int old_map_size, old_defer_size = 0;
306         struct mem_cgroup *memcg;
307
308         if (!need_expand(new_nr_max))
309                 goto out;
310
311         if (!root_mem_cgroup)
312                 goto out;
313
314         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
315
316         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
317         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
318         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
319         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
320
321         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
322         do {
323                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
324                                                old_map_size, old_defer_size);
325                 if (ret) {
326                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
327                         goto out;
328                 }
329         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
330 out:
331         if (!ret)
332                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
333
334         return ret;
335 }
336
337 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
338 {
339         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
340                 struct shrinker_info *info;
341
342                 rcu_read_lock();
343                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
344                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
345                 smp_mb__before_atomic();
346                 set_bit(shrinker_id, info->map);
347                 rcu_read_unlock();
348         }
349 }
350
351 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
352
353 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
354 {
355         int id, ret = -ENOMEM;
356
357         if (mem_cgroup_disabled())
358                 return -ENOSYS;
359
360         down_write(&shrinker_rwsem);
361         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
362         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
363         if (id < 0)
364                 goto unlock;
365
366         if (id >= shrinker_nr_max) {
367                 if (expand_shrinker_info(id)) {
368                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
369                         goto unlock;
370                 }
371         }
372         shrinker->id = id;
373         ret = 0;
374 unlock:
375         up_write(&shrinker_rwsem);
376         return ret;
377 }
378
379 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
380 {
381         int id = shrinker->id;
382
383         BUG_ON(id < 0);
384
385         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
386
387         idr_remove(&shrinker_idr, id);
388 }
389
390 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
391                                    struct mem_cgroup *memcg)
392 {
393         struct shrinker_info *info;
394
395         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
396         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
397 }
398
399 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
400                                   struct mem_cgroup *memcg)
401 {
402         struct shrinker_info *info;
403
404         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
405         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
406 }
407
408 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
409 {
410         int i, nid;
411         long nr;
412         struct mem_cgroup *parent;
413         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
414
415         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
416         if (!parent)
417                 parent = root_mem_cgroup;
418
419         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
420         down_read(&shrinker_rwsem);
421         for_each_node(nid) {
422                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
423                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
424                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
425                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
426                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
427                 }
428         }
429         up_read(&shrinker_rwsem);
430 }
431
432 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
433 {
434         return sc->target_mem_cgroup;
435 }
436
437 /**
438  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
439  * @sc: scan_control in question
440  *
441  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
442  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
443  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
444  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
445  * allocation and configurability.
446  *
447  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
448  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
449  */
450 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
451 {
452         if (!cgroup_reclaim(sc))
453                 return true;
454 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
455         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
456                 return true;
457 #endif
458         return false;
459 }
460 #else
461 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
462 {
463         return -ENOSYS;
464 }
465
466 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
467 {
468 }
469
470 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
471                                    struct mem_cgroup *memcg)
472 {
473         return 0;
474 }
475
476 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
477                                   struct mem_cgroup *memcg)
478 {
479         return 0;
480 }
481
482 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
483 {
484         return false;
485 }
486
487 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
488 {
489         return true;
490 }
491 #endif
492
493 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
494                              struct shrink_control *sc)
495 {
496         int nid = sc->nid;
497
498         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
499                 nid = 0;
500
501         if (sc->memcg &&
502             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
503                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
504                                               sc->memcg);
505
506         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
507 }
508
509
510 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
511                             struct shrink_control *sc)
512 {
513         int nid = sc->nid;
514
515         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
516                 nid = 0;
517
518         if (sc->memcg &&
519             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
520                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
521                                              sc->memcg);
522
523         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
524 }
525
526 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
527 {
528         if (!numa_demotion_enabled)
529                 return false;
530         if (sc) {
531                 if (sc->no_demotion)
532                         return false;
533                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
534                 if (cgroup_reclaim(sc))
535                         return false;
536         }
537         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
538                 return false;
539
540         return true;
541 }
542
543 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
544                                           int nid,
545                                           struct scan_control *sc)
546 {
547         if (memcg == NULL) {
548                 /*
549                  * For non-memcg reclaim, is there
550                  * space in any swap device?
551                  */
552                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
553                         return true;
554         } else {
555                 /* Is the memcg below its swap limit? */
556                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
557                         return true;
558         }
559
560         /*
561          * The page can not be swapped.
562          *
563          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
564          */
565         return can_demote(nid, sc);
566 }
567
568 /*
569  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
570  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
571  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
572  */
573 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
574 {
575         unsigned long nr;
576
577         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
578                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
579         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
580                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
581                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
582
583         return nr;
584 }
585
586 /**
587  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
588  * @lruvec: lru vector
589  * @lru: lru to use
590  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
591  */
592 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
593                                      int zone_idx)
594 {
595         unsigned long size = 0;
596         int zid;
597
598         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
599                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
600
601                 if (!managed_zone(zone))
602                         continue;
603
604                 if (!mem_cgroup_disabled())
605                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
606                 else
607                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
608         }
609         return size;
610 }
611
612 /*
613  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
614  */
615 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
616 {
617         unsigned int size;
618         int err;
619
620         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
621                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
622                 if (err != -ENOSYS)
623                         return err;
624
625                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
626         }
627
628         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
629         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
630                 size *= nr_node_ids;
631
632         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
633         if (!shrinker->nr_deferred)
634                 return -ENOMEM;
635
636         return 0;
637 }
638
639 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
640 {
641         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
642                 down_write(&shrinker_rwsem);
643                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
644                 up_write(&shrinker_rwsem);
645                 return;
646         }
647
648         kfree(shrinker->nr_deferred);
649         shrinker->nr_deferred = NULL;
650 }
651
652 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
653 {
654         down_write(&shrinker_rwsem);
655         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
656         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
657         up_write(&shrinker_rwsem);
658 }
659
660 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
661 {
662         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
663
664         if (err)
665                 return err;
666         register_shrinker_prepared(shrinker);
667         return 0;
668 }
669 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
670
671 /*
672  * Remove one
673  */
674 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
675 {
676         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
677                 return;
678
679         down_write(&shrinker_rwsem);
680         list_del(&shrinker->list);
681         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
682         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
683                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
684         up_write(&shrinker_rwsem);
685
686         kfree(shrinker->nr_deferred);
687         shrinker->nr_deferred = NULL;
688 }
689 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
690
691 /**
692  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
693  *
694  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
695  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
696  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
697  * rcu.
698  */
699 void synchronize_shrinkers(void)
700 {
701         down_write(&shrinker_rwsem);
702         up_write(&shrinker_rwsem);
703 }
704 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
705
706 #define SHRINK_BATCH 128
707
708 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
709                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
710 {
711         unsigned long freed = 0;
712         unsigned long long delta;
713         long total_scan;
714         long freeable;
715         long nr;
716         long new_nr;
717         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
718                                           : SHRINK_BATCH;
719         long scanned = 0, next_deferred;
720
721         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
722         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
723                 return freeable;
724
725         /*
726          * copy the current shrinker scan count into a local variable
727          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
728          * don't also do this scanning work.
729          */
730         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
731
732         if (shrinker->seeks) {
733                 delta = freeable >> priority;
734                 delta *= 4;
735                 do_div(delta, shrinker->seeks);
736         } else {
737                 /*
738                  * These objects don't require any IO to create. Trim
739                  * them aggressively under memory pressure to keep
740                  * them from causing refetches in the IO caches.
741                  */
742                 delta = freeable / 2;
743         }
744
745         total_scan = nr >> priority;
746         total_scan += delta;
747         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
748
749         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
750                                    freeable, delta, total_scan, priority);
751
752         /*
753          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
754          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
755          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
756          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
757          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
758          * objects spread over several slabs with usage less than the
759          * batch_size.
760          *
761          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
762          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
763          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
764          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
765          * possible.
766          */
767         while (total_scan >= batch_size ||
768                total_scan >= freeable) {
769                 unsigned long ret;
770                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
771
772                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
773                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
774                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
775                 if (ret == SHRINK_STOP)
776                         break;
777                 freed += ret;
778
779                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
780                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
781                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
782
783                 cond_resched();
784         }
785
786         /*
787          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
788          * done, decreased by old deferred work that was done now.
789          *
790          * And it is capped to two times of the freeable items.
791          */
792         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
793         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
794
795         /*
796          * move the unused scan count back into the shrinker in a
797          * manner that handles concurrent updates.
798          */
799         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
800
801         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
802         return freed;
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_MEMCG
806 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
807                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
808 {
809         struct shrinker_info *info;
810         unsigned long ret, freed = 0;
811         int i;
812
813         if (!mem_cgroup_online(memcg))
814                 return 0;
815
816         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
817                 return 0;
818
819         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
820         if (unlikely(!info))
821                 goto unlock;
822
823         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
824                 struct shrink_control sc = {
825                         .gfp_mask = gfp_mask,
826                         .nid = nid,
827                         .memcg = memcg,
828                 };
829                 struct shrinker *shrinker;
830
831                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
832                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
833                         if (!shrinker)
834                                 clear_bit(i, info->map);
835                         continue;
836                 }
837
838                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
839                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
840                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
841                         continue;
842
843                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
844                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
845                         clear_bit(i, info->map);
846                         /*
847                          * After the shrinker reported that it had no objects to
848                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
849                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
850                          * added. To make sure, we have the bit set in this
851                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
852                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
853                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
854                          * set_shrinker_bit():
855                          *
856                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
857                          *   list_add_tail()    clear_bit()
858                          *   <MB>               <MB>
859                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
860                          */
861                         smp_mb__after_atomic();
862                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
863                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
864                                 ret = 0;
865                         else
866                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
867                 }
868                 freed += ret;
869
870                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
871                         freed = freed ? : 1;
872                         break;
873                 }
874         }
875 unlock:
876         up_read(&shrinker_rwsem);
877         return freed;
878 }
879 #else /* CONFIG_MEMCG */
880 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
881                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
882 {
883         return 0;
884 }
885 #endif /* CONFIG_MEMCG */
886
887 /**
888  * shrink_slab - shrink slab caches
889  * @gfp_mask: allocation context
890  * @nid: node whose slab caches to target
891  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
892  * @priority: the reclaim priority
893  *
894  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
895  *
896  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
897  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
898  *
899  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
900  * are called only if it is the root cgroup.
901  *
902  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
903  * in order to get the scan target.
904  *
905  * Returns the number of reclaimed slab objects.
906  */
907 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
908                                  struct mem_cgroup *memcg,
909                                  int priority)
910 {
911         unsigned long ret, freed = 0;
912         struct shrinker *shrinker;
913
914         /*
915          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
916          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
917          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
918          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
919          * oom.
920          */
921         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
922                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
923
924         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
925                 goto out;
926
927         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
928                 struct shrink_control sc = {
929                         .gfp_mask = gfp_mask,
930                         .nid = nid,
931                         .memcg = memcg,
932                 };
933
934                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
935                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
936                         ret = 0;
937                 freed += ret;
938                 /*
939                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
940                  * prevent the registration from being stalled for long periods
941                  * by parallel ongoing shrinking.
942                  */
943                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
944                         freed = freed ? : 1;
945                         break;
946                 }
947         }
948
949         up_read(&shrinker_rwsem);
950 out:
951         cond_resched();
952         return freed;
953 }
954
955 static void drop_slab_node(int nid)
956 {
957         unsigned long freed;
958         int shift = 0;
959
960         do {
961                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
962
963                 if (fatal_signal_pending(current))
964                         return;
965
966                 freed = 0;
967                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
968                 do {
969                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
970                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
971         } while ((freed >> shift++) > 1);
972 }
973
974 void drop_slab(void)
975 {
976         int nid;
977
978         for_each_online_node(nid)
979                 drop_slab_node(nid);
980 }
981
982 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
983 {
984         /*
985          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
986          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
987          * heads at page->private.
988          */
989         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
990         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
991 }
992
993 /*
994  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
995  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
996  * fsync(), msync() or close().
997  *
998  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
999  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
1000  * that page is locked, the mapping is pinned.
1001  *
1002  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
1003  * __GFP_FS.
1004  */
1005 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1006                                 struct page *page, int error)
1007 {
1008         lock_page(page);
1009         if (page_mapping(page) == mapping)
1010                 mapping_set_error(mapping, error);
1011         unlock_page(page);
1012 }
1013
1014 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1015 {
1016         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1017         int i;
1018
1019         /*
1020          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1021          * throttle as the system is likely near OOM.
1022          */
1023         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1024                 return true;
1025
1026         /*
1027          * If there are a lot of dirty/writeback pages then do not
1028          * throttle as throttling will occur when the pages cycle
1029          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1030          */
1031         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1032                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1033
1034                 if (!populated_zone(zone))
1035                         continue;
1036
1037                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1038                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1039                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1040         }
1041         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1042                 return true;
1043
1044         return false;
1045 }
1046
1047 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1048 {
1049         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1050         long timeout, ret;
1051         DEFINE_WAIT(wait);
1052
1053         /*
1054          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1055          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1056          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1057          */
1058         if (!current_is_kswapd() &&
1059             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1060                 cond_resched();
1061                 return;
1062         }
1063
1064         /*
1065          * These figures are pulled out of thin air.
1066          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1067          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1068          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1069          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1070          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1071          * writeback to a slow device to excessive references pages at the tail
1072          * of the inactive LRU.
1073          */
1074         switch(reason) {
1075         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1076                 timeout = HZ/10;
1077
1078                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1079                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1080                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1081                 }
1082
1083                 break;
1084         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1085                 fallthrough;
1086         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1087                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1088                         cond_resched();
1089                         return;
1090                 }
1091
1092                 timeout = 1;
1093
1094                 break;
1095         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1096                 timeout = HZ/50;
1097                 break;
1098         default:
1099                 WARN_ON_ONCE(1);
1100                 timeout = HZ;
1101                 break;
1102         }
1103
1104         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1105         ret = schedule_timeout(timeout);
1106         finish_wait(wqh, &wait);
1107
1108         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1109                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1110
1111         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1112                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1113                                 reason);
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Account for pages written if tasks are throttled waiting on dirty
1118  * pages to clean. If enough pages have been cleaned since throttling
1119  * started then wakeup the throttled tasks.
1120  */
1121 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1122                                                         int nr_throttled)
1123 {
1124         unsigned long nr_written;
1125
1126         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1127
1128         /*
1129          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1130          * be synchronised. However, given that the system is
1131          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1132          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1133          * timeout guarantees forward progress.
1134          */
1135         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1136                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1137
1138         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1139                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1140 }
1141
1142 /* possible outcome of pageout() */
1143 typedef enum {
1144         /* failed to write page out, page is locked */
1145         PAGE_KEEP,
1146         /* move page to the active list, page is locked */
1147         PAGE_ACTIVATE,
1148         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1149         PAGE_SUCCESS,
1150         /* page is clean and locked */
1151         PAGE_CLEAN,
1152 } pageout_t;
1153
1154 /*
1155  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1156  * Calls ->writepage().
1157  */
1158 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
1159 {
1160         /*
1161          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
1162          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1163          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1164          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1165          * PagePrivate for that.
1166          *
1167          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1168          * this page's queue, we can perform writeback even if that
1169          * will block.
1170          *
1171          * If the page is swapcache, write it back even if that would
1172          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1173          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1174          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1175          */
1176         if (!is_page_cache_freeable(page))
1177                 return PAGE_KEEP;
1178         if (!mapping) {
1179                 /*
1180                  * Some data journaling orphaned pages can have
1181                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1182                  */
1183                 if (page_has_private(page)) {
1184                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1185                                 ClearPageDirty(page);
1186                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1187                                 return PAGE_CLEAN;
1188                         }
1189                 }
1190                 return PAGE_KEEP;
1191         }
1192         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1193                 return PAGE_ACTIVATE;
1194
1195         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1196                 int res;
1197                 struct writeback_control wbc = {
1198                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1199                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1200                         .range_start = 0,
1201                         .range_end = LLONG_MAX,
1202                         .for_reclaim = 1,
1203                 };
1204
1205                 SetPageReclaim(page);
1206                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1207                 if (res < 0)
1208                         handle_write_error(mapping, page, res);
1209                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1210                         ClearPageReclaim(page);
1211                         return PAGE_ACTIVATE;
1212                 }
1213
1214                 if (!PageWriteback(page)) {
1215                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1216                         ClearPageReclaim(page);
1217                 }
1218                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1219                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1220                 return PAGE_SUCCESS;
1221         }
1222
1223         return PAGE_CLEAN;
1224 }
1225
1226 /*
1227  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1228  * gets returned with a refcount of 0.
1229  */
1230 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1231                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1232 {
1233         int refcount;
1234         void *shadow = NULL;
1235
1236         BUG_ON(!PageLocked(page));
1237         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1238
1239         if (!PageSwapCache(page))
1240                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1241         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1242         /*
1243          * The non racy check for a busy page.
1244          *
1245          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1246          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1247          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1248          * here, then the following race may occur:
1249          *
1250          * get_user_pages(&page);
1251          * [user mapping goes away]
1252          * write_to(page);
1253          *                              !PageDirty(page)    [good]
1254          * SetPageDirty(page);
1255          * put_page(page);
1256          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1257          *
1258          * [oops, our write_to data is lost]
1259          *
1260          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1261          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1262          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1263          *
1264          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1265          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1266          */
1267         refcount = 1 + compound_nr(page);
1268         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1269                 goto cannot_free;
1270         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1271         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1272                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1273                 goto cannot_free;
1274         }
1275
1276         if (PageSwapCache(page)) {
1277                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1278                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1279                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1280                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1281                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1282                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1283                 put_swap_page(page, swap);
1284         } else {
1285                 void (*freepage)(struct page *);
1286
1287                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1288                 /*
1289                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1290                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1291                  *
1292                  * But don't store shadows in an address space that is
1293                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1294                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1295                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1296                  * back.
1297                  *
1298                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1299                  * only page cache pages found in these are zero pages
1300                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1301                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1302                  * same address_space.
1303                  */
1304                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1305                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1306                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1307                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1308                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1309                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1310                         inode_add_lru(mapping->host);
1311                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1312
1313                 if (freepage != NULL)
1314                         freepage(page);
1315         }
1316
1317         return 1;
1318
1319 cannot_free:
1320         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1321         if (!PageSwapCache(page))
1322                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1323         return 0;
1324 }
1325
1326 /*
1327  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1328  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1329  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1330  * this page.
1331  */
1332 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1333 {
1334         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1335                 /*
1336                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1337                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1338                  * atomic operation.
1339                  */
1340                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1341                 return 1;
1342         }
1343         return 0;
1344 }
1345
1346 /**
1347  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1348  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1349  *
1350  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1351  * Page may still be unevictable for other reasons.
1352  *
1353  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1354  */
1355 void putback_lru_page(struct page *page)
1356 {
1357         lru_cache_add(page);
1358         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1359 }
1360
1361 enum page_references {
1362         PAGEREF_RECLAIM,
1363         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1364         PAGEREF_KEEP,
1365         PAGEREF_ACTIVATE,
1366 };
1367
1368 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1369                                                   struct scan_control *sc)
1370 {
1371         int referenced_ptes, referenced_page;
1372         unsigned long vm_flags;
1373
1374         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1375                                           &vm_flags);
1376         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1377
1378         /*
1379          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1380          * move the page to the unevictable list.
1381          */
1382         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1383                 return PAGEREF_RECLAIM;
1384
1385         if (referenced_ptes) {
1386                 /*
1387                  * All mapped pages start out with page table
1388                  * references from the instantiating fault, so we need
1389                  * to look twice if a mapped file/anon page is used more
1390                  * than once.
1391                  *
1392                  * Mark it and spare it for another trip around the
1393                  * inactive list.  Another page table reference will
1394                  * lead to its activation.
1395                  *
1396                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1397                  * so that recently deactivated but used pages are
1398                  * quickly recovered.
1399                  */
1400                 SetPageReferenced(page);
1401
1402                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1403                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1404
1405                 /*
1406                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1407                  */
1408                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1409                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1410
1411                 return PAGEREF_KEEP;
1412         }
1413
1414         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1415         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1416                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1417
1418         return PAGEREF_RECLAIM;
1419 }
1420
1421 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1422 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1423                                        bool *dirty, bool *writeback)
1424 {
1425         struct address_space *mapping;
1426
1427         /*
1428          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1429          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1430          */
1431         if (!page_is_file_lru(page) ||
1432             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1433                 *dirty = false;
1434                 *writeback = false;
1435                 return;
1436         }
1437
1438         /* By default assume that the page flags are accurate */
1439         *dirty = PageDirty(page);
1440         *writeback = PageWriteback(page);
1441
1442         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1443         if (!page_has_private(page))
1444                 return;
1445
1446         mapping = page_mapping(page);
1447         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1448                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1449 }
1450
1451 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1452 {
1453         struct migration_target_control mtc = {
1454                 /*
1455                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1456                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1457                  * instead of migrated.
1458                  */
1459                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1460                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1461                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1462                 .nid = node
1463         };
1464
1465         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1466 }
1467
1468 /*
1469  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1470  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1471  * @demote_pages.
1472  */
1473 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1474                                      struct pglist_data *pgdat)
1475 {
1476         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1477         unsigned int nr_succeeded;
1478
1479         if (list_empty(demote_pages))
1480                 return 0;
1481
1482         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1483                 return 0;
1484
1485         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1486         migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1487                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1488                             &nr_succeeded);
1489
1490         if (current_is_kswapd())
1491                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1492         else
1493                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1494
1495         return nr_succeeded;
1496 }
1497
1498 /*
1499  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1500  */
1501 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1502                                      struct pglist_data *pgdat,
1503                                      struct scan_control *sc,
1504                                      struct reclaim_stat *stat,
1505                                      bool ignore_references)
1506 {
1507         LIST_HEAD(ret_pages);
1508         LIST_HEAD(free_pages);
1509         LIST_HEAD(demote_pages);
1510         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1511         unsigned int pgactivate = 0;
1512         bool do_demote_pass;
1513
1514         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1515         cond_resched();
1516         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1517
1518 retry:
1519         while (!list_empty(page_list)) {
1520                 struct address_space *mapping;
1521                 struct page *page;
1522                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1523                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1524                 unsigned int nr_pages;
1525
1526                 cond_resched();
1527
1528                 page = lru_to_page(page_list);
1529                 list_del(&page->lru);
1530
1531                 if (!trylock_page(page))
1532                         goto keep;
1533
1534                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1535
1536                 nr_pages = compound_nr(page);
1537
1538                 /* Account the number of base pages even though THP */
1539                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1540
1541                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1542                         goto activate_locked;
1543
1544                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1545                         goto keep_locked;
1546
1547                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1548                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1549
1550                 /*
1551                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1552                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1553                  * pages if the tail of the LRU is all dirty unqueued pages.
1554                  */
1555                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1556                 if (dirty || writeback)
1557                         stat->nr_dirty++;
1558
1559                 if (dirty && !writeback)
1560                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1561
1562                 /*
1563                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1564                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1565                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1566                  * end of the LRU a second time.
1567                  */
1568                 mapping = page_mapping(page);
1569                 if (writeback && PageReclaim(page))
1570                         stat->nr_congested++;
1571
1572                 /*
1573                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1574                  * are three cases to consider.
1575                  *
1576                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1577                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1578                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1579                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1580                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1581                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1582                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1583                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1584                  *    caller can stall after page list has been processed.
1585                  *
1586                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1587                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1588                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1589                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1590                  *    reclaim and continue scanning.
1591                  *
1592                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1593                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1594                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1595                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1596                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1597                  *    would probably show more reasons.
1598                  *
1599                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1600                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1601                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1602                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1603                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1604                  *
1605                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1606                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1607                  * inactive list and refilling from the active list. The
1608                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1609                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1610                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1611                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1612                  * takes to write them to disk.
1613                  */
1614                 if (PageWriteback(page)) {
1615                         /* Case 1 above */
1616                         if (current_is_kswapd() &&
1617                             PageReclaim(page) &&
1618                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1619                                 stat->nr_immediate++;
1620                                 goto activate_locked;
1621
1622                         /* Case 2 above */
1623                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1624                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1625                                 /*
1626                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1627                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1628                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1629                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1630                                  * enough to care.  What we do want is for this
1631                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1632                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1633                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1634                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1635                                  */
1636                                 SetPageReclaim(page);
1637                                 stat->nr_writeback++;
1638                                 goto activate_locked;
1639
1640                         /* Case 3 above */
1641                         } else {
1642                                 unlock_page(page);
1643                                 wait_on_page_writeback(page);
1644                                 /* then go back and try same page again */
1645                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1646                                 continue;
1647                         }
1648                 }
1649
1650                 if (!ignore_references)
1651                         references = page_check_references(page, sc);
1652
1653                 switch (references) {
1654                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1655                         goto activate_locked;
1656                 case PAGEREF_KEEP:
1657                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1658                         goto keep_locked;
1659                 case PAGEREF_RECLAIM:
1660                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1661                         ; /* try to reclaim the page below */
1662                 }
1663
1664                 /*
1665                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1666                  * its contents to another node.
1667                  */
1668                 if (do_demote_pass &&
1669                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1670                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1671                         unlock_page(page);
1672                         continue;
1673                 }
1674
1675                 /*
1676                  * Anonymous process memory has backing store?
1677                  * Try to allocate it some swap space here.
1678                  * Lazyfree page could be freed directly
1679                  */
1680                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1681                         if (!PageSwapCache(page)) {
1682                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1683                                         goto keep_locked;
1684                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1685                                         goto keep_locked;
1686                                 if (PageTransHuge(page)) {
1687                                         /* cannot split THP, skip it */
1688                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1689                                                 goto activate_locked;
1690                                         /*
1691                                          * Split pages without a PMD map right
1692                                          * away. Chances are some or all of the
1693                                          * tail pages can be freed without IO.
1694                                          */
1695                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1696                                             split_huge_page_to_list(page,
1697                                                                     page_list))
1698                                                 goto activate_locked;
1699                                 }
1700                                 if (!add_to_swap(page)) {
1701                                         if (!PageTransHuge(page))
1702                                                 goto activate_locked_split;
1703                                         /* Fallback to swap normal pages */
1704                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1705                                                                     page_list))
1706                                                 goto activate_locked;
1707 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1708                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1709 #endif
1710                                         if (!add_to_swap(page))
1711                                                 goto activate_locked_split;
1712                                 }
1713
1714                                 may_enter_fs = true;
1715
1716                                 /* Adding to swap updated mapping */
1717                                 mapping = page_mapping(page);
1718                         }
1719                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1720                         /* Split file THP */
1721                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1722                                 goto keep_locked;
1723                 }
1724
1725                 /*
1726                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1727                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1728                  *
1729                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1730                  * reach here.
1731                  */
1732                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1733                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1734                         nr_pages = 1;
1735                 }
1736
1737                 /*
1738                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1739                  * processes. Try to unmap it here.
1740                  */
1741                 if (page_mapped(page)) {
1742                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1743                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1744
1745                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1746                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1747
1748                         try_to_unmap(page, flags);
1749                         if (page_mapped(page)) {
1750                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1751                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1752                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1753                                 goto activate_locked;
1754                         }
1755                 }
1756
1757                 if (PageDirty(page)) {
1758                         /*
1759                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1760                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1761                          * injecting inefficient single-page IO into
1762                          * flusher writeback as much as possible: only
1763                          * write pages when we've encountered many
1764                          * dirty pages, and when we've already scanned
1765                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1766                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1767                          */
1768                         if (page_is_file_lru(page) &&
1769                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1770                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1771                                 /*
1772                                  * Immediately reclaim when written back.
1773                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1774                                  * except we already have the page isolated
1775                                  * and know it's dirty
1776                                  */
1777                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1778                                 SetPageReclaim(page);
1779
1780                                 goto activate_locked;
1781                         }
1782
1783                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1784                                 goto keep_locked;
1785                         if (!may_enter_fs)
1786                                 goto keep_locked;
1787                         if (!sc->may_writepage)
1788                                 goto keep_locked;
1789
1790                         /*
1791                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1792                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1793                          * starts and then write it out here.
1794                          */
1795                         try_to_unmap_flush_dirty();
1796                         switch (pageout(page, mapping)) {
1797                         case PAGE_KEEP:
1798                                 goto keep_locked;
1799                         case PAGE_ACTIVATE:
1800                                 goto activate_locked;
1801                         case PAGE_SUCCESS:
1802                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1803
1804                                 if (PageWriteback(page))
1805                                         goto keep;
1806                                 if (PageDirty(page))
1807                                         goto keep;
1808
1809                                 /*
1810                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1811                                  * ahead and try to reclaim the page.
1812                                  */
1813                                 if (!trylock_page(page))
1814                                         goto keep;
1815                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1816                                         goto keep_locked;
1817                                 mapping = page_mapping(page);
1818                                 fallthrough;
1819                         case PAGE_CLEAN:
1820                                 ; /* try to free the page below */
1821                         }
1822                 }
1823
1824                 /*
1825                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1826                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1827                  * the page as well.
1828                  *
1829                  * We do this even if the page is PageDirty().
1830                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1831                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1832                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1833                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1834                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1835                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1836                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1837                  *
1838                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1839                  * the pages which were not successfully invalidated in
1840                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1841                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1842                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1843                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1844                  */
1845                 if (page_has_private(page)) {
1846                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1847                                 goto activate_locked;
1848                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1849                                 unlock_page(page);
1850                                 if (put_page_testzero(page))
1851                                         goto free_it;
1852                                 else {
1853                                         /*
1854                                          * rare race with speculative reference.
1855                                          * the speculative reference will free
1856                                          * this page shortly, so we may
1857                                          * increment nr_reclaimed here (and
1858                                          * leave it off the LRU).
1859                                          */
1860                                         nr_reclaimed++;
1861                                         continue;
1862                                 }
1863                         }
1864                 }
1865
1866                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1867                         /* follow __remove_mapping for reference */
1868                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1869                                 goto keep_locked;
1870                         /*
1871                          * The page has only one reference left, which is
1872                          * from the isolation. After the caller puts the
1873                          * page back on lru and drops the reference, the
1874                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1875                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1876                          * PageDirty here.
1877                          */
1878                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1879                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1880                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1881                                                          sc->target_mem_cgroup))
1882                         goto keep_locked;
1883
1884                 unlock_page(page);
1885 free_it:
1886                 /*
1887                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1888                  * all base pages.
1889                  */
1890                 nr_reclaimed += nr_pages;
1891
1892                 /*
1893                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1894                  * appear not as the counts should be low
1895                  */
1896                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1897                         destroy_compound_page(page);
1898                 else
1899                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1900                 continue;
1901
1902 activate_locked_split:
1903                 /*
1904                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1905                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1906                  */
1907                 if (nr_pages > 1) {
1908                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1909                         nr_pages = 1;
1910                 }
1911 activate_locked:
1912                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1913                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1914                                                 PageMlocked(page)))
1915                         try_to_free_swap(page);
1916                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1917                 if (!PageMlocked(page)) {
1918                         int type = page_is_file_lru(page);
1919                         SetPageActive(page);
1920                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1921                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1922                 }
1923 keep_locked:
1924                 unlock_page(page);
1925 keep:
1926                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1927                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1928         }
1929         /* 'page_list' is always empty here */
1930
1931         /* Migrate pages selected for demotion */
1932         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1933         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1934         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1935                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1936                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1937                 do_demote_pass = false;
1938                 goto retry;
1939         }
1940
1941         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1942
1943         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1944         try_to_unmap_flush();
1945         free_unref_page_list(&free_pages);
1946
1947         list_splice(&ret_pages, page_list);
1948         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1949
1950         return nr_reclaimed;
1951 }
1952
1953 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1954                                             struct list_head *page_list)
1955 {
1956         struct scan_control sc = {
1957                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1958                 .may_unmap = 1,
1959         };
1960         struct reclaim_stat stat;
1961         unsigned int nr_reclaimed;
1962         struct page *page, *next;
1963         LIST_HEAD(clean_pages);
1964         unsigned int noreclaim_flag;
1965
1966         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1967                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1968                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1969                     !PageUnevictable(page)) {
1970                         ClearPageActive(page);
1971                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1972                 }
1973         }
1974
1975         /*
1976          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1977          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1978          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1979          * change in the future.
1980          */
1981         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1982         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1983                                         &stat, true);
1984         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1985
1986         list_splice(&clean_pages, page_list);
1987         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1988                             -(long)nr_reclaimed);
1989         /*
1990          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1991          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1992          * discard so isolated count will be mismatched.
1993          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1994          */
1995         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1996                             stat.nr_lazyfree_fail);
1997         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1998                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1999         return nr_reclaimed;
2000 }
2001
2002 /*
2003  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2004  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2005  */
2006 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2007                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2008 {
2009         int zid;
2010
2011         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2012                 if (!nr_zone_taken[zid])
2013                         continue;
2014
2015                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2016         }
2017
2018 }
2019
2020 /*
2021  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2022  *
2023  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2024  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2025  * and working on them outside the LRU lock.
2026  *
2027  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2028  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2029  *
2030  * Lru_lock must be held before calling this function.
2031  *
2032  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2033  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2034  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2035  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2036  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2037  * @lru:        LRU list id for isolating
2038  *
2039  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2040  */
2041 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
2042                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2043                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2044                 enum lru_list lru)
2045 {
2046         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2047         unsigned long nr_taken = 0;
2048         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2049         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2050         unsigned long skipped = 0;
2051         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2052         LIST_HEAD(pages_skipped);
2053
2054         total_scan = 0;
2055         scan = 0;
2056         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2057                 struct list_head *move_to = src;
2058                 struct page *page;
2059
2060                 page = lru_to_page(src);
2061                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
2062
2063                 nr_pages = compound_nr(page);
2064                 total_scan += nr_pages;
2065
2066                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
2067                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2068                         move_to = &pages_skipped;
2069                         goto move;
2070                 }
2071
2072                 /*
2073                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2074                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2075                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2076                  * pages, triggering a premature OOM.
2077                  * Account all tail pages of THP.
2078                  */
2079                 scan += nr_pages;
2080
2081                 if (!PageLRU(page))
2082                         goto move;
2083                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
2084                         goto move;
2085
2086                 /*
2087                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2088                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2089                  * page release code relies on it.
2090                  */
2091                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
2092                         goto move;
2093
2094                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2095                         /* Another thread is already isolating this page */
2096                         put_page(page);
2097                         goto move;
2098                 }
2099
2100                 nr_taken += nr_pages;
2101                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2102                 move_to = dst;
2103 move:
2104                 list_move(&page->lru, move_to);
2105         }
2106
2107         /*
2108          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2109          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2110          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2111          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2112          * system at risk of premature OOM.
2113          */
2114         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2115                 int zid;
2116
2117                 list_splice(&pages_skipped, src);
2118                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2119                         if (!nr_skipped[zid])
2120                                 continue;
2121
2122                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2123                         skipped += nr_skipped[zid];
2124                 }
2125         }
2126         *nr_scanned = total_scan;
2127         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2128                                     total_scan, skipped, nr_taken,
2129                                     sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED, lru);
2130         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2131         return nr_taken;
2132 }
2133
2134 /**
2135  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2136  * @page: page to isolate from its LRU list
2137  *
2138  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2139  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2140  *
2141  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2142  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2143  *
2144  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2145  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2146  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2147  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2148  *
2149  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2150  * found will be decremented.
2151  *
2152  * Restrictions:
2153  *
2154  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2155  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2156  *     without a stable reference).
2157  * (2) the lru_lock must not be held.
2158  * (3) interrupts must be enabled.
2159  */
2160 int isolate_lru_page(struct page *page)
2161 {
2162         struct folio *folio = page_folio(page);
2163         int ret = -EBUSY;
2164
2165         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2166         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2167
2168         if (TestClearPageLRU(page)) {
2169                 struct lruvec *lruvec;
2170
2171                 get_page(page);
2172                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2173                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2174                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2175                 ret = 0;
2176         }
2177
2178         return ret;
2179 }
2180
2181 /*
2182  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2183  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2184  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2185  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2186  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2187  */
2188 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2189                 struct scan_control *sc)
2190 {
2191         unsigned long inactive, isolated;
2192         bool too_many;
2193
2194         if (current_is_kswapd())
2195                 return 0;
2196
2197         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2198                 return 0;
2199
2200         if (file) {
2201                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2202                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2203         } else {
2204                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2205                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2206         }
2207
2208         /*
2209          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2210          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2211          * deadlock.
2212          */
2213         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2214                 inactive >>= 3;
2215
2216         too_many = isolated > inactive;
2217
2218         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2219         if (!too_many)
2220                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2221
2222         return too_many;
2223 }
2224
2225 /*
2226  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2227  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2228  *
2229  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2230  */
2231 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2232                                       struct list_head *list)
2233 {
2234         int nr_pages, nr_moved = 0;
2235         LIST_HEAD(pages_to_free);
2236         struct page *page;
2237
2238         while (!list_empty(list)) {
2239                 page = lru_to_page(list);
2240                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2241                 list_del(&page->lru);
2242                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2243                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2244                         putback_lru_page(page);
2245                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2246                         continue;
2247                 }
2248
2249                 /*
2250                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2251                  * Otherwise:
2252                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2253                  *   if !put_page_testzero
2254                  *                                    if (put_page_testzero())
2255                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2256                  *     SetPageLRU()
2257                  *     list_add(&page->lru,)
2258                  *                                        list_add(&page->lru,)
2259                  */
2260                 SetPageLRU(page);
2261
2262                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2263                         __clear_page_lru_flags(page);
2264
2265                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2266                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2267                                 destroy_compound_page(page);
2268                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2269                         } else
2270                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2271
2272                         continue;
2273                 }
2274
2275                 /*
2276                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2277                  * inhibits memcg migration).
2278                  */
2279                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_matches_lruvec(page_folio(page), lruvec), page);
2280                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2281                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2282                 nr_moved += nr_pages;
2283                 if (PageActive(page))
2284                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2285         }
2286
2287         /*
2288          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2289          */
2290         list_splice(&pages_to_free, list);
2291
2292         return nr_moved;
2293 }
2294
2295 /*
2296  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2297  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2298  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2299  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2300  */
2301 static int current_may_throttle(void)
2302 {
2303         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2308  * of reclaimed pages
2309  */
2310 static unsigned long
2311 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2312                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2313 {
2314         LIST_HEAD(page_list);
2315         unsigned long nr_scanned;
2316         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2317         unsigned long nr_taken;
2318         struct reclaim_stat stat;
2319         bool file = is_file_lru(lru);
2320         enum vm_event_item item;
2321         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2322         bool stalled = false;
2323
2324         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2325                 if (stalled)
2326                         return 0;
2327
2328                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2329                 stalled = true;
2330                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2331
2332                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2333                 if (fatal_signal_pending(current))
2334                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2335         }
2336
2337         lru_add_drain();
2338
2339         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2340
2341         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2342                                      &nr_scanned, sc, lru);
2343
2344         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2345         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2346         if (!cgroup_reclaim(sc))
2347                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2348         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2349         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2350
2351         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2352
2353         if (nr_taken == 0)
2354                 return 0;
2355
2356         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2357
2358         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2359         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2360
2361         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2362         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2363         if (!cgroup_reclaim(sc))
2364                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2365         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2366         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2367         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2368
2369         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2370         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2371         free_unref_page_list(&page_list);
2372
2373         /*
2374          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2375          * implies that flushers are not doing their job. This can
2376          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2377          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2378          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2379          * dirty pages grows not through writes but through memory
2380          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2381          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2382          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2383          */
2384         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2385                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2386
2387         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2388         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2389         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2390         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2391         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2392         sc->nr.taken += nr_taken;
2393         if (file)
2394                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2395
2396         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2397                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2398         return nr_reclaimed;
2399 }
2400
2401 /*
2402  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2403  *
2404  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2405  * processes.
2406  *
2407  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2408  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2409  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2410  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2411  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2412  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2413  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2414  *
2415  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2416  * But we had to alter page->flags anyway.
2417  */
2418 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2419                                struct lruvec *lruvec,
2420                                struct scan_control *sc,
2421                                enum lru_list lru)
2422 {
2423         unsigned long nr_taken;
2424         unsigned long nr_scanned;
2425         unsigned long vm_flags;
2426         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2427         LIST_HEAD(l_active);
2428         LIST_HEAD(l_inactive);
2429         struct page *page;
2430         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2431         unsigned nr_rotated = 0;
2432         int file = is_file_lru(lru);
2433         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2434
2435         lru_add_drain();
2436
2437         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2438
2439         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2440                                      &nr_scanned, sc, lru);
2441
2442         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2443
2444         if (!cgroup_reclaim(sc))
2445                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2446         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2447
2448         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2449
2450         while (!list_empty(&l_hold)) {
2451                 cond_resched();
2452                 page = lru_to_page(&l_hold);
2453                 list_del(&page->lru);
2454
2455                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2456                         putback_lru_page(page);
2457                         continue;
2458                 }
2459
2460                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2461                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2462                                 if (page_has_private(page))
2463                                         try_to_release_page(page, 0);
2464                                 unlock_page(page);
2465                         }
2466                 }
2467
2468                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2469                                     &vm_flags)) {
2470                         /*
2471                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2472                          * give them one more trip around the active list. So
2473                          * that executable code get better chances to stay in
2474                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2475                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2476                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2477                          * so we ignore them here.
2478                          */
2479                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2480                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2481                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2482                                 continue;
2483                         }
2484                 }
2485
2486                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2487                 SetPageWorkingset(page);
2488                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2489         }
2490
2491         /*
2492          * Move pages back to the lru list.
2493          */
2494         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2495
2496         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2497         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2498         /* Keep all free pages in l_active list */
2499         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2500
2501         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2502         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2503
2504         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2505         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2506
2507         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2508         free_unref_page_list(&l_active);
2509         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2510                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2511 }
2512
2513 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2514 {
2515         int nid = NUMA_NO_NODE;
2516         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2517         LIST_HEAD(node_page_list);
2518         struct reclaim_stat dummy_stat;
2519         struct page *page;
2520         unsigned int noreclaim_flag;
2521         struct scan_control sc = {
2522                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2523                 .may_writepage = 1,
2524                 .may_unmap = 1,
2525                 .may_swap = 1,
2526                 .no_demotion = 1,
2527         };
2528
2529         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2530
2531         while (!list_empty(page_list)) {
2532                 page = lru_to_page(page_list);
2533                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2534                         nid = page_to_nid(page);
2535                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2536                 }
2537
2538                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2539                         ClearPageActive(page);
2540                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2541                         continue;
2542                 }
2543
2544                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2545                                                 NODE_DATA(nid),
2546                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2547                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2548                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2549                         list_del(&page->lru);
2550                         putback_lru_page(page);
2551                 }
2552
2553                 nid = NUMA_NO_NODE;
2554         }
2555
2556         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2557                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2558                                                 NODE_DATA(nid),
2559                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2560                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2561                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2562                         list_del(&page->lru);
2563                         putback_lru_page(page);
2564                 }
2565         }
2566
2567         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2568
2569         return nr_reclaimed;
2570 }
2571
2572 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2573                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2574 {
2575         if (is_active_lru(lru)) {
2576                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2577                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2578                 else
2579                         sc->skipped_deactivate = 1;
2580                 return 0;
2581         }
2582
2583         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2584 }
2585
2586 /*
2587  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2588  * to do too much work.
2589  *
2590  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2591  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2592  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2593  *
2594  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2595  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2596  *
2597  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2598  *
2599  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2600  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2601  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2602  *
2603  * total     target    max
2604  * memory    ratio     inactive
2605  * -------------------------------------
2606  *   10MB       1         5MB
2607  *  100MB       1        50MB
2608  *    1GB       3       250MB
2609  *   10GB      10       0.9GB
2610  *  100GB      31         3GB
2611  *    1TB     101        10GB
2612  *   10TB     320        32GB
2613  */
2614 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2615 {
2616         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2617         unsigned long inactive, active;
2618         unsigned long inactive_ratio;
2619         unsigned long gb;
2620
2621         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2622         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2623
2624         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2625         if (gb)
2626                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2627         else
2628                 inactive_ratio = 1;
2629
2630         return inactive * inactive_ratio < active;
2631 }
2632
2633 enum scan_balance {
2634         SCAN_EQUAL,
2635         SCAN_FRACT,
2636         SCAN_ANON,
2637         SCAN_FILE,
2638 };
2639
2640 /*
2641  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2642  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2643  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2644  * onto the active list instead of evict.
2645  *
2646  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2647  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2648  */
2649 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2650                            unsigned long *nr)
2651 {
2652         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2653         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2654         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2655         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2656         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2657         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2658         enum scan_balance scan_balance;
2659         unsigned long ap, fp;
2660         enum lru_list lru;
2661
2662         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2663         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2664                 scan_balance = SCAN_FILE;
2665                 goto out;
2666         }
2667
2668         /*
2669          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2670          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2671          * disable swapping for individual groups completely when
2672          * using the memory controller's swap limit feature would be
2673          * too expensive.
2674          */
2675         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2676                 scan_balance = SCAN_FILE;
2677                 goto out;
2678         }
2679
2680         /*
2681          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2682          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2683          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2684          */
2685         if (!sc->priority && swappiness) {
2686                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2687                 goto out;
2688         }
2689
2690         /*
2691          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2692          */
2693         if (sc->file_is_tiny) {
2694                 scan_balance = SCAN_ANON;
2695                 goto out;
2696         }
2697
2698         /*
2699          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2700          * anything from the anonymous working right now.
2701          */
2702         if (sc->cache_trim_mode) {
2703                 scan_balance = SCAN_FILE;
2704                 goto out;
2705         }
2706
2707         scan_balance = SCAN_FRACT;
2708         /*
2709          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2710          *
2711          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2712          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2713          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2714          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2715          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2716          *
2717          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2718          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2719          * applied, before swappiness.
2720          *
2721          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2722          */
2723         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2724         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2725         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2726         total_cost = anon_cost + file_cost;
2727
2728         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2729         ap /= anon_cost + 1;
2730
2731         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2732         fp /= file_cost + 1;
2733
2734         fraction[0] = ap;
2735         fraction[1] = fp;
2736         denominator = ap + fp;
2737 out:
2738         for_each_evictable_lru(lru) {
2739                 int file = is_file_lru(lru);
2740                 unsigned long lruvec_size;
2741                 unsigned long low, min;
2742                 unsigned long scan;
2743
2744                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2745                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2746                                       &min, &low);
2747
2748                 if (min || low) {
2749                         /*
2750                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2751                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2752                          * setting.
2753                          *
2754                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2755                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2756                          * approach the memory protection threshold, to totally
2757                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2758                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2759                          * also means we simply get no protection at all if we
2760                          * set it too low, which is not ideal.
2761                          *
2762                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2763                          * pressure by how much of the total memory used is
2764                          * within protection thresholds.
2765                          *
2766                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2767                          * we skip over all groups that are within their low
2768                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2769                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2770                          * the best-effort low protection. However, we still
2771                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2772                          * that case instead of simply punishing them all
2773                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2774                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2775                          * again by how much of the total memory used is under
2776                          * hard protection.
2777                          */
2778                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2779                         unsigned long protection;
2780
2781                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2782                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2783                                 protection = low;
2784                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2785                         } else {
2786                                 protection = min;
2787                         }
2788
2789                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2790                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2791
2792                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2793                                 (cgroup_size + 1);
2794
2795                         /*
2796                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2797                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2798                          * sc->priority further than desirable.
2799                          */
2800                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2801                 } else {
2802                         scan = lruvec_size;
2803                 }
2804
2805                 scan >>= sc->priority;
2806
2807                 /*
2808                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2809                  * scrape out the remaining cache.
2810                  */
2811                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2812                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2813
2814                 switch (scan_balance) {
2815                 case SCAN_EQUAL:
2816                         /* Scan lists relative to size */
2817                         break;
2818                 case SCAN_FRACT:
2819                         /*
2820                          * Scan types proportional to swappiness and
2821                          * their relative recent reclaim efficiency.
2822                          * Make sure we don't miss the last page on
2823                          * the offlined memory cgroups because of a
2824                          * round-off error.
2825                          */
2826                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2827                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2828                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2829                                                   denominator);
2830                         break;
2831                 case SCAN_FILE:
2832                 case SCAN_ANON:
2833                         /* Scan one type exclusively */
2834                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2835                                 scan = 0;
2836                         break;
2837                 default:
2838                         /* Look ma, no brain */
2839                         BUG();
2840                 }
2841
2842                 nr[lru] = scan;
2843         }
2844 }
2845
2846 /*
2847  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2848  * ultimately no way to reclaim the memory.
2849  */
2850 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2851                                struct scan_control *sc)
2852 {
2853         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2854         if (total_swap_pages > 0)
2855                 return true;
2856
2857         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2858         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2859 }
2860
2861 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2862 {
2863         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2864         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2865         unsigned long nr_to_scan;
2866         enum lru_list lru;
2867         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2868         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2869         struct blk_plug plug;
2870         bool scan_adjusted;
2871
2872         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2873
2874         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2875         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2876
2877         /*
2878          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2879          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2880          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2881          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2882          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2883          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2884          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2885          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2886          * dropped to zero at the first pass.
2887          */
2888         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2889                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2890
2891         blk_start_plug(&plug);
2892         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2893                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2894                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2895                 unsigned long nr_scanned;
2896
2897                 for_each_evictable_lru(lru) {
2898                         if (nr[lru]) {
2899                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2900                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2901
2902                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2903                                                             lruvec, sc);
2904                         }
2905                 }
2906
2907                 cond_resched();
2908
2909                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2910                         continue;
2911
2912                 /*
2913                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2914                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2915                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2916                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2917                  * proportional to the original scan target.
2918                  */
2919                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2920                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2921
2922                 /*
2923                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2924                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2925                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2926                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2927                  */
2928                 if (!nr_file || !nr_anon)
2929                         break;
2930
2931                 if (nr_file > nr_anon) {
2932                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2933                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2934                         lru = LRU_BASE;
2935                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2936                 } else {
2937                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2938                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2939                         lru = LRU_FILE;
2940                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2941                 }
2942
2943                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2944                 nr[lru] = 0;
2945                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2946
2947                 /*
2948                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2949                  * scan target and the percentage scanning already complete
2950                  */
2951                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2952                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2953                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2954                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2955
2956                 lru += LRU_ACTIVE;
2957                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2958                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2959                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2960
2961                 scan_adjusted = true;
2962         }
2963         blk_finish_plug(&plug);
2964         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2965
2966         /*
2967          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2968          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2969          */
2970         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2971             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2972                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2973                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2974 }
2975
2976 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2977 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2978 {
2979         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2980                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2981                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2982                 return true;
2983
2984         return false;
2985 }
2986
2987 /*
2988  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2989  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2990  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2991  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2992  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2993  */
2994 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2995                                         unsigned long nr_reclaimed,
2996                                         struct scan_control *sc)
2997 {
2998         unsigned long pages_for_compaction;
2999         unsigned long inactive_lru_pages;
3000         int z;
3001
3002         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
3003         if (!in_reclaim_compaction(sc))
3004                 return false;
3005
3006         /*
3007          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
3008          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
3009          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
3010          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
3011          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
3012          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
3013          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
3014          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
3015          */
3016         if (!nr_reclaimed)
3017                 return false;
3018
3019         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
3020         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3021                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3022                 if (!managed_zone(zone))
3023                         continue;
3024
3025                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
3026                 case COMPACT_SUCCESS:
3027                 case COMPACT_CONTINUE:
3028                         return false;
3029                 default:
3030                         /* check next zone */
3031                         ;
3032                 }
3033         }
3034
3035         /*
3036          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
3037          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
3038          */
3039         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
3040         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3041         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3042                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3043
3044         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
3045 }
3046
3047 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3048 {
3049         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
3050         struct mem_cgroup *memcg;
3051
3052         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
3053         do {
3054                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3055                 unsigned long reclaimed;
3056                 unsigned long scanned;
3057
3058                 /*
3059                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
3060                  * aren't eligible for reclaim - either because they
3061                  * don't have any reclaimable pages, or because their
3062                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
3063                  */
3064                 cond_resched();
3065
3066                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
3067
3068                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
3069                         /*
3070                          * Hard protection.
3071                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
3072                          */
3073                         continue;
3074                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
3075                         /*
3076                          * Soft protection.
3077                          * Respect the protection only as long as
3078                          * there is an unprotected supply
3079                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3080                          */
3081                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3082                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3083                                 continue;
3084                         }
3085                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3086                 }
3087
3088                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3089                 scanned = sc->nr_scanned;
3090
3091                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3092
3093                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3094                             sc->priority);
3095
3096                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3097                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3098                            sc->nr_scanned - scanned,
3099                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3100
3101         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3102 }
3103
3104 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3105 {
3106         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3107         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3108         struct lruvec *target_lruvec;
3109         bool reclaimable = false;
3110         unsigned long file;
3111
3112         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3113
3114 again:
3115         /*
3116          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3117          * lruvec stats for heuristics.
3118          */
3119         mem_cgroup_flush_stats();
3120
3121         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3122
3123         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3124         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3125
3126         /*
3127          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3128          */
3129         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3130         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3131         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3132         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3133
3134         /*
3135          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3136          * and file LRU lists.
3137          */
3138         if (!sc->force_deactivate) {
3139                 unsigned long refaults;
3140
3141                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3142                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3143                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3144                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3145                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3146                 else
3147                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3148
3149                 /*
3150                  * When refaults are being observed, it means a new
3151                  * workingset is being established. Deactivate to get
3152                  * rid of any stale active pages quickly.
3153                  */
3154                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3155                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3156                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3157                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3158                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3159                 else
3160                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3161         } else
3162                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3163
3164         /*
3165          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3166          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3167          * anonymous pages.
3168          */
3169         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3170         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3171                 sc->cache_trim_mode = 1;
3172         else
3173                 sc->cache_trim_mode = 0;
3174
3175         /*
3176          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3177          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3178          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3179          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3180          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3181          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3182          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3183          */
3184         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3185                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3186                 unsigned long free, anon;
3187                 int z;
3188
3189                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3190                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3191                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3192
3193                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3194                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3195                         if (!managed_zone(zone))
3196                                 continue;
3197
3198                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3199                 }
3200
3201                 /*
3202                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3203                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3204                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3205                  */
3206                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3207
3208                 sc->file_is_tiny =
3209                         file + free <= total_high_wmark &&
3210                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3211                         anon >> sc->priority;
3212         }
3213
3214         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3215
3216         if (reclaim_state) {
3217                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3218                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3219         }
3220
3221         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3222         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3223                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3224                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3225
3226         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3227                 reclaimable = true;
3228
3229         if (current_is_kswapd()) {
3230                 /*
3231                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3232                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3233                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3234                  * global limits are not being effective at throttling
3235                  * processes due to the page distribution throughout
3236                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3237                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3238                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3239                  * the dirtying process is throttled in the same way
3240                  * balance_dirty_pages() manages.
3241                  *
3242                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3243                  * count the number of pages under pages flagged for
3244                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3245                  * in the nr_immediate check below.
3246                  */
3247                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3248                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3249
3250                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3251                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3252                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3253
3254                 /*
3255                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3256                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3257                  * implies that pages are cycling through the LRU
3258                  * faster than they are written so forcibly stall
3259                  * until some pages complete writeback.
3260                  */
3261                 if (sc->nr.immediate)
3262                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3263         }
3264
3265         /*
3266          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
3267          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
3268          *
3269          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3270          * stalling in reclaim_throttle().
3271          */
3272         if ((current_is_kswapd() ||
3273              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3274             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3275                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3276
3277         /*
3278          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
3279          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
3280          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3281          * the LRU too quickly.
3282          */
3283         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3284             !sc->hibernation_mode &&
3285             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3286                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
3287
3288         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3289                                     sc))
3290                 goto again;
3291
3292         /*
3293          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3294          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3295          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3296          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3297          */
3298         if (reclaimable)
3299                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3300 }
3301
3302 /*
3303  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3304  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3305  * should reclaim first.
3306  */
3307 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3308 {
3309         unsigned long watermark;
3310         enum compact_result suitable;
3311
3312         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3313         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3314                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3315                 return true;
3316         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3317                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3318                 return false;
3319
3320         /*
3321          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3322          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3323          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3324          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3325          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3326          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3327          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3328          */
3329         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3330
3331         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3332 }
3333
3334 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3335 {
3336         /*
3337          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
3338          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
3339          */
3340         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
3341                 wait_queue_head_t *wqh;
3342
3343                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
3344                 if (waitqueue_active(wqh))
3345                         wake_up(wqh);
3346
3347                 return;
3348         }
3349
3350         /*
3351          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
3352          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
3353          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
3354          * LRU.
3355          */
3356         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
3357                 return;
3358
3359         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
3360         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
3361                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
3362 }
3363
3364 /*
3365  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3366  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3367  * request.
3368  *
3369  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3370  * scan then give up on it.
3371  */
3372 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3373 {
3374         struct zoneref *z;
3375         struct zone *zone;
3376         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3377         unsigned long nr_soft_scanned;
3378         gfp_t orig_mask;
3379         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3380         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
3381
3382         /*
3383          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3384          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3385          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3386          */
3387         orig_mask = sc->gfp_mask;
3388         if (buffer_heads_over_limit) {
3389                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3390                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3391         }
3392
3393         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3394                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3395                 /*
3396                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3397                  * to global LRU.
3398                  */
3399                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3400                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3401                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3402                                 continue;
3403
3404                         /*
3405                          * If we already have plenty of memory free for
3406                          * compaction in this zone, don't free any more.
3407                          * Even though compaction is invoked for any
3408                          * non-zero order, only frequent costly order
3409                          * reclamation is disruptive enough to become a
3410                          * noticeable problem, like transparent huge
3411                          * page allocations.
3412                          */
3413                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3414                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3415                             compaction_ready(zone, sc)) {
3416                                 sc->compaction_ready = true;
3417                                 continue;
3418                         }
3419
3420                         /*
3421                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3422                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3423                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3424                          * the user prefers lower zones being preserved.
3425                          */
3426                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3427                                 continue;
3428
3429                         /*
3430                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3431                          * and returns the number of reclaimed pages and
3432                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3433                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3434                          */
3435                         nr_soft_scanned = 0;
3436                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3437                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3438                                                 &nr_soft_scanned);
3439                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3440                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3441                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3442                 }
3443
3444                 if (!first_pgdat)
3445                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
3446
3447                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3448                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3449                         continue;
3450                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3451                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3452         }
3453
3454         if (first_pgdat)
3455                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
3456
3457         /*
3458          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3459          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3460          */
3461         sc->gfp_mask = orig_mask;
3462 }
3463
3464 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3465 {
3466         struct lruvec *target_lruvec;
3467         unsigned long refaults;
3468
3469         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3470         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3471         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3472         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3473         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3474 }
3475
3476 /*
3477  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3478  *
3479  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3480  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3481  *
3482  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3483  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3484  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3485  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3486  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3487  * work, and the allocation attempt will fail.
3488  *
3489  * returns:     0, if no pages reclaimed
3490  *              else, the number of pages reclaimed
3491  */
3492 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3493                                           struct scan_control *sc)
3494 {
3495         int initial_priority = sc->priority;
3496         pg_data_t *last_pgdat;
3497         struct zoneref *z;
3498         struct zone *zone;
3499 retry:
3500         delayacct_freepages_start();
3501
3502         if (!cgroup_reclaim(sc))
3503                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3504
3505         do {
3506                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3507                                 sc->priority);
3508                 sc->nr_scanned = 0;
3509                 shrink_zones(zonelist, sc);
3510
3511                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3512                         break;
3513
3514                 if (sc->compaction_ready)
3515                         break;
3516
3517                 /*
3518                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3519                  * writepage even in laptop mode.
3520                  */
3521                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3522                         sc->may_writepage = 1;
3523         } while (--sc->priority >= 0);
3524
3525         last_pgdat = NULL;
3526         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3527                                         sc->nodemask) {
3528                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3529                         continue;
3530                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3531
3532                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3533
3534                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3535                         struct lruvec *lruvec;
3536
3537                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3538                                                    zone->zone_pgdat);
3539                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3540                 }
3541         }
3542
3543         delayacct_freepages_end();
3544
3545         if (sc->nr_reclaimed)
3546                 return sc->nr_reclaimed;
3547
3548         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3549         if (sc->compaction_ready)
3550                 return 1;
3551
3552         /*
3553          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3554          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3555          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3556          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3557          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3558          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3559          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3560          */
3561         if (sc->skipped_deactivate) {
3562                 sc->priority = initial_priority;
3563                 sc->force_deactivate = 1;
3564                 sc->skipped_deactivate = 0;
3565                 goto retry;
3566         }
3567
3568         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3569         if (sc->memcg_low_skipped) {
3570                 sc->priority = initial_priority;
3571                 sc->force_deactivate = 0;
3572                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3573                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3574                 goto retry;
3575         }
3576
3577         return 0;
3578 }
3579
3580 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3581 {
3582         struct zone *zone;
3583         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3584         unsigned long free_pages = 0;
3585         int i;
3586         bool wmark_ok;
3587
3588         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3589                 return true;
3590
3591         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3592                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3593                 if (!managed_zone(zone))
3594                         continue;
3595
3596                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3597                         continue;
3598
3599                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3600                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3601         }
3602
3603         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3604         if (!pfmemalloc_reserve)
3605                 return true;
3606
3607         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3608
3609         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3610         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3611                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3612                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3613
3614                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3615         }
3616
3617         return wmark_ok;
3618 }
3619
3620 /*
3621  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3622  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3623  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3624  * when the low watermark is reached.
3625  *
3626  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3627  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3628  */
3629 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3630                                         nodemask_t *nodemask)
3631 {
3632         struct zoneref *z;
3633         struct zone *zone;
3634         pg_data_t *pgdat = NULL;
3635
3636         /*
3637          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3638          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3639          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3640          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3641          * processes to block on log_wait_commit().
3642          */
3643         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3644                 goto out;
3645
3646         /*
3647          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3648          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3649          */
3650         if (fatal_signal_pending(current))
3651                 goto out;
3652
3653         /*
3654          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3655          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3656          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3657          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3658          *
3659          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3660          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3661          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3662          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3663          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3664          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3665          * should make reasonable progress.
3666          */
3667         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3668                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3669                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3670                         continue;
3671
3672                 /* Throttle based on the first usable node */
3673                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3674                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3675                         goto out;
3676                 break;
3677         }
3678
3679         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3680         if (!pgdat)
3681                 goto out;
3682
3683         /* Account for the throttling */
3684         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3685
3686         /*
3687          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3688          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3689          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3690          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3691          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3692          * second before continuing.
3693          */
3694         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3695                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3696                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3697         else
3698                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3699                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3700                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3701
3702         if (fatal_signal_pending(current))
3703                 return true;
3704
3705 out:
3706         return false;
3707 }
3708
3709 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3710                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3711 {
3712         unsigned long nr_reclaimed;
3713         struct scan_control sc = {
3714                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3715                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3716                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3717                 .order = order,
3718                 .nodemask = nodemask,
3719                 .priority = DEF_PRIORITY,
3720                 .may_writepage = !laptop_mode,
3721                 .may_unmap = 1,
3722                 .may_swap = 1,
3723         };
3724
3725         /*
3726          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3727          * Confirm they are large enough for max values.
3728          */
3729         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3730         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3731         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3732
3733         /*
3734          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3735          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3736          * point.
3737          */
3738         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3739                 return 1;
3740
3741         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3742         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3743
3744         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3745
3746         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3747         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3748
3749         return nr_reclaimed;
3750 }
3751
3752 #ifdef CONFIG_MEMCG
3753
3754 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3755 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3756                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3757                                                 pg_data_t *pgdat,
3758                                                 unsigned long *nr_scanned)
3759 {
3760         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3761         struct scan_control sc = {
3762                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3763                 .target_mem_cgroup = memcg,
3764                 .may_writepage = !laptop_mode,
3765                 .may_unmap = 1,
3766                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3767                 .may_swap = !noswap,
3768         };
3769
3770         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3771
3772         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3773                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3774
3775         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3776                                                       sc.gfp_mask);
3777
3778         /*
3779          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3780          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3781          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3782          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3783          * the priority and make it zero.
3784          */
3785         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3786
3787         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3788
3789         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3790
3791         return sc.nr_reclaimed;
3792 }
3793
3794 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3795                                            unsigned long nr_pages,
3796                                            gfp_t gfp_mask,
3797                                            bool may_swap)
3798 {
3799         unsigned long nr_reclaimed;
3800         unsigned int noreclaim_flag;
3801         struct scan_control sc = {
3802                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3803                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3804                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3805                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3806                 .target_mem_cgroup = memcg,
3807                 .priority = DEF_PRIORITY,
3808                 .may_writepage = !laptop_mode,
3809                 .may_unmap = 1,
3810                 .may_swap = may_swap,
3811         };
3812         /*
3813          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3814          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3815          * the reclaim does not bail out early.
3816          */
3817         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3818
3819         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3820         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3821         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3822
3823         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3824
3825         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3826         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3827         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3828
3829         return nr_reclaimed;
3830 }
3831 #endif
3832
3833 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3834                                 struct scan_control *sc)
3835 {
3836         struct mem_cgroup *memcg;
3837         struct lruvec *lruvec;
3838
3839         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3840                 return;
3841
3842         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3843         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3844                 return;
3845
3846         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3847         do {
3848                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3849                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3850                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3851                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3852         } while (memcg);
3853 }
3854
3855 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3856 {
3857         int i;
3858         struct zone *zone;
3859
3860         /*
3861          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3862          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3863          * should not be checked at the same time as reclaim would
3864          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3865          * zone is balanced.
3866          */
3867         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3868                 zone = pgdat->node_zones + i;
3869                 if (!managed_zone(zone))
3870                         continue;
3871
3872                 if (zone->watermark_boost)
3873                         return true;
3874         }
3875
3876         return false;
3877 }
3878
3879 /*
3880  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3881  * and highest_zoneidx
3882  */
3883 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3884 {
3885         int i;
3886         unsigned long mark = -1;
3887         struct zone *zone;
3888
3889         /*
3890          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3891          * meet watermarks.
3892          */
3893         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3894                 zone = pgdat->node_zones + i;
3895
3896                 if (!managed_zone(zone))
3897                         continue;
3898
3899                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
3900                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
3901                 else
3902                         mark = high_wmark_pages(zone);
3903                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3904                         return true;
3905         }
3906
3907         /*
3908          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3909          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3910          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3911          */
3912         if (mark == -1)
3913                 return true;
3914
3915         return false;
3916 }
3917
3918 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3919 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3920 {
3921         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3922
3923         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3924         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3925         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3926 }
3927
3928 /*
3929  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3930  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3931  *
3932  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3933  */
3934 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3935                                 int highest_zoneidx)
3936 {
3937         /*
3938          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3939          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3940          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3941          * throttled. There is also a potential race if processes get
3942          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3943          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3944          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3945          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3946          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3947          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3948          * that here we are under prepare_to_wait().
3949          */
3950         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3951                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3952
3953         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3954         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3955                 return true;
3956
3957         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3958                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3959                 return true;
3960         }
3961
3962         return false;
3963 }
3964
3965 /*
3966  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3967  * zone that is currently unbalanced.
3968  *
3969  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3970  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3971  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3972  */
3973 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3974                                struct scan_control *sc)
3975 {
3976         struct zone *zone;
3977         int z;
3978
3979         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3980         sc->nr_to_reclaim = 0;
3981         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3982                 zone = pgdat->node_zones + z;
3983                 if (!managed_zone(zone))
3984                         continue;
3985
3986                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3987         }
3988
3989         /*
3990          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3991          * now pressure is applied based on node LRU order.
3992          */
3993         shrink_node(pgdat, sc);
3994
3995         /*
3996          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3997          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3998          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3999          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
4000          * can direct reclaim/compact.
4001          */
4002         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
4003                 sc->order = 0;
4004
4005         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
4006 }
4007
4008 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
4009 static inline void
4010 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
4011 {
4012         int i;
4013         struct zone *zone;
4014
4015         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4016                 zone = pgdat->node_zones + i;
4017
4018                 if (!managed_zone(zone))
4019                         continue;
4020
4021                 if (active)
4022                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4023                 else
4024                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4025         }
4026 }
4027
4028 static inline void
4029 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4030 {
4031         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
4032 }
4033
4034 static inline void
4035 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4036 {
4037         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
4038 }
4039
4040 /*
4041  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
4042  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
4043  * balanced.
4044  *
4045  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
4046  *
4047  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
4048  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
4049  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
4050  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
4051  * balanced.
4052  */
4053 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
4054 {
4055         int i;
4056         unsigned long nr_soft_reclaimed;
4057         unsigned long nr_soft_scanned;
4058         unsigned long pflags;
4059         unsigned long nr_boost_reclaim;
4060         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
4061         bool boosted;
4062         struct zone *zone;
4063         struct scan_control sc = {
4064                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
4065                 .order = order,
4066                 .may_unmap = 1,
4067         };
4068
4069         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4070         psi_memstall_enter(&pflags);
4071         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4072
4073         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
4074
4075         /*
4076          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
4077          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
4078          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
4079          */
4080         nr_boost_reclaim = 0;
4081         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4082                 zone = pgdat->node_zones + i;
4083                 if (!managed_zone(zone))
4084                         continue;
4085
4086                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
4087                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
4088         }
4089         boosted = nr_boost_reclaim;
4090
4091 restart:
4092         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4093         sc.priority = DEF_PRIORITY;
4094         do {
4095                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
4096                 bool raise_priority = true;
4097                 bool balanced;
4098                 bool ret;
4099
4100                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
4101
4102                 /*
4103                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
4104                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
4105                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
4106                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
4107                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
4108                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
4109                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
4110                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
4111                  */
4112                 if (buffer_heads_over_limit) {
4113                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4114                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4115                                 if (!managed_zone(zone))
4116                                         continue;
4117
4118                                 sc.reclaim_idx = i;
4119                                 break;
4120                         }
4121                 }
4122
4123                 /*
4124                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4125                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4126                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4127                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4128                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4129                  */
4130                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4131                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4132                         nr_boost_reclaim = 0;
4133                         goto restart;
4134                 }
4135
4136                 /*
4137                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4138                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4139                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4140                  */
4141                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4142                         goto out;
4143
4144                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4145                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4146                         raise_priority = false;
4147
4148                 /*
4149                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4150                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4151                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4152                  * reclaim will be aborted.
4153                  */
4154                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4155                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4156
4157                 /*
4158                  * Do some background aging of the anon list, to give
4159                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4160                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4161                  * about consistent aging.
4162                  */
4163                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4164
4165                 /*
4166                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4167                  * even in laptop mode.
4168                  */
4169                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4170                         sc.may_writepage = 1;
4171
4172                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4173                 sc.nr_scanned = 0;
4174                 nr_soft_scanned = 0;
4175                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4176                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4177                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4178
4179                 /*
4180                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4181                  * enough pages are already being scanned that that high
4182                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4183                  */
4184                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4185                         raise_priority = false;
4186
4187                 /*
4188                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4189                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4190                  * able to safely make forward progress. Wake them
4191                  */
4192                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4193                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4194                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4195
4196                 /* Check if kswapd should be suspending */
4197                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4198                 ret = try_to_freeze();
4199                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4200                 if (ret || kthread_should_stop())
4201                         break;
4202
4203                 /*
4204                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4205                  * progress in reclaiming pages
4206                  */
4207                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4208                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4209
4210                 /*
4211                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4212                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4213                  * extreme circumstances.
4214                  */
4215                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4216                         break;
4217
4218                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4219                         sc.priority--;
4220         } while (sc.priority >= 1);
4221
4222         if (!sc.nr_reclaimed)
4223                 pgdat->kswapd_failures++;
4224
4225 out:
4226         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4227
4228         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4229         if (boosted) {
4230                 unsigned long flags;
4231
4232                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4233                         if (!zone_boosts[i])
4234                                 continue;
4235
4236                         /* Increments are under the zone lock */
4237                         zone = pgdat->node_zones + i;
4238                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4239                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4240                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4241                 }
4242
4243                 /*
4244                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4245                  * pageblocks.
4246                  */
4247                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4248         }
4249
4250         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4251         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4252         psi_memstall_leave(&pflags);
4253         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4254
4255         /*
4256          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4257          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4258          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4259          * remain at the higher level.
4260          */
4261         return sc.order;
4262 }
4263
4264 /*
4265  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4266  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4267  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4268  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4269  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4270  */
4271 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4272                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4273 {
4274         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4275
4276         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4277 }
4278
4279 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4280                                 unsigned int highest_zoneidx)
4281 {
4282         long remaining = 0;
4283         DEFINE_WAIT(wait);
4284
4285         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4286                 return;
4287
4288         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4289
4290         /*
4291          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4292          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4293          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4294          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4295          * succeed.
4296          */
4297         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4298                 /*
4299                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4300                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4301                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4302                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4303                  */
4304                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4305
4306                 /*
4307                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4308                  * allocation of the requested order possible.
4309                  */
4310                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4311
4312                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4313
4314                 /*
4315                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4316                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4317                  * the previous request that slept prematurely.
4318                  */
4319                 if (remaining) {
4320                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4321                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4322                                                         highest_zoneidx));
4323
4324                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4325                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4326                 }
4327
4328                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4329                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4330         }
4331
4332         /*
4333          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4334          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4335          */
4336         if (!remaining &&
4337             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4338                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4339
4340                 /*
4341                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4342                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4343                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4344                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4345                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4346                  * them before going back to sleep.
4347                  */
4348                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4349
4350                 if (!kthread_should_stop())
4351                         schedule();
4352
4353                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4354         } else {
4355                 if (remaining)
4356                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4357                 else
4358                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4359         }
4360         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4361 }
4362
4363 /*
4364  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4365  * from the init process.
4366  *
4367  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4368  * free memory available even if there is no other activity
4369  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4370  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4371  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4372  *
4373  * If there are applications that are active memory-allocators
4374  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4375  */
4376 static int kswapd(void *p)
4377 {
4378         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4379         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4380         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4381         struct task_struct *tsk = current;
4382         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4383
4384         if (!cpumask_empty(cpumask))
4385                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4386
4387         /*
4388          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4389          * and that if we need more memory we should get access to it
4390          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4391          * never get caught in the normal page freeing logic.
4392          *
4393          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4394          * you need a small amount of memory in order to be able to
4395          * page out something else, and this flag essentially protects
4396          * us from recursively trying to free more memory as we're
4397          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4398          */
4399         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
4400         set_freezable();
4401
4402         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4403         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4404         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
4405         for ( ; ; ) {
4406                 bool ret;
4407
4408                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4409                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4410                                                         highest_zoneidx);
4411
4412 kswapd_try_sleep:
4413                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4414                                         highest_zoneidx);
4415
4416                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4417                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4418                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4419                                                         highest_zoneidx);
4420                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4421                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4422
4423                 ret = try_to_freeze();
4424                 if (kthread_should_stop())
4425                         break;
4426
4427                 /*
4428                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4429                  * after returning from the refrigerator
4430                  */
4431                 if (ret)
4432                         continue;
4433
4434                 /*
4435                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4436                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4437                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4438                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4439                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4440                  * request (alloc_order).
4441                  */
4442                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4443                                                 alloc_order);
4444                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4445                                                 highest_zoneidx);
4446                 if (reclaim_order < alloc_order)
4447                         goto kswapd_try_sleep;
4448         }
4449
4450         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
4451
4452         return 0;
4453 }
4454
4455 /*
4456  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4457  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4458  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4459  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4460  * needed.
4461  */
4462 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4463                    enum zone_type highest_zoneidx)
4464 {
4465         pg_data_t *pgdat;
4466         enum zone_type curr_idx;
4467
4468         if (!managed_zone(zone))
4469                 return;
4470
4471         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4472                 return;
4473
4474         pgdat = zone->zone_pgdat;
4475         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4476
4477         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4478                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4479
4480         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4481                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4482
4483         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4484                 return;
4485
4486         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4487         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4488             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4489              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4490                 /*
4491                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4492                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4493                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4494                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4495                  * ratelimit its work.
4496                  */
4497                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4498                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4499                 return;
4500         }
4501
4502         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4503                                       gfp_flags);
4504         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4505 }
4506
4507 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4508 /*
4509  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4510  * freed pages.
4511  *
4512  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4513  * LRU order by reclaiming preferentially
4514  * inactive > active > active referenced > active mapped
4515  */
4516 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4517 {
4518         struct scan_control sc = {
4519                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4520                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4521                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4522                 .priority = DEF_PRIORITY,
4523                 .may_writepage = 1,
4524                 .may_unmap = 1,
4525                 .may_swap = 1,
4526                 .hibernation_mode = 1,
4527         };
4528         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4529         unsigned long nr_reclaimed;
4530         unsigned int noreclaim_flag;
4531
4532         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4533         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4534         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4535
4536         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4537
4538         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4539         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4540         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4541
4542         return nr_reclaimed;
4543 }
4544 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4545
4546 /*
4547  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4548  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4549  */
4550 void kswapd_run(int nid)
4551 {
4552         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4553
4554         if (pgdat->kswapd)
4555                 return;
4556
4557         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4558         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4559                 /* failure at boot is fatal */
4560                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4561                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4562                 pgdat->kswapd = NULL;
4563         }
4564 }
4565
4566 /*
4567  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4568  * hold mem_hotplug_begin/end().
4569  */
4570 void kswapd_stop(int nid)
4571 {
4572         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4573
4574         if (kswapd) {
4575                 kthread_stop(kswapd);
4576                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4577         }
4578 }
4579
4580 static int __init kswapd_init(void)
4581 {
4582         int nid;
4583
4584         swap_setup();
4585         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4586                 kswapd_run(nid);
4587         return 0;
4588 }
4589
4590 module_init(kswapd_init)
4591
4592 #ifdef CONFIG_NUMA
4593 /*
4594  * Node reclaim mode
4595  *
4596  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4597  * the watermarks.
4598  */
4599 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4600
4601 /*
4602  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4603  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4604  * a zone.
4605  */
4606 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4607
4608 /*
4609  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4610  * occur.
4611  */
4612 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4613
4614 /*
4615  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4616  * slab reclaim needs to occur.
4617  */
4618 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4619
4620 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4621 {
4622         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4623         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4624                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4625
4626         /*
4627          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4628          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4629          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4630          */
4631         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4632 }
4633
4634 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4635 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4636 {
4637         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4638         unsigned long delta = 0;
4639
4640         /*
4641          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4642          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4643          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4644          * a better estimate
4645          */
4646         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4647                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4648         else
4649                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4650
4651         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4652         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4653                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4654
4655         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4656         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4657                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4658
4659         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4660 }
4661
4662 /*
4663  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4664  */
4665 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4666 {
4667         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4668         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4669         struct task_struct *p = current;
4670         unsigned int noreclaim_flag;
4671         struct scan_control sc = {
4672                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4673                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4674                 .order = order,
4675                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4676                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4677                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4678                 .may_swap = 1,
4679                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4680         };
4681         unsigned long pflags;
4682
4683         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4684                                            sc.gfp_mask);
4685
4686         cond_resched();
4687         psi_memstall_enter(&pflags);
4688         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4689         /*
4690          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4691          */
4692         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4693         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4694
4695         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4696                 /*
4697                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4698                  * priorities until we have enough memory freed.
4699                  */
4700                 do {
4701                         shrink_node(pgdat, &sc);
4702                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4703         }
4704
4705         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4706         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4707         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4708         psi_memstall_leave(&pflags);
4709
4710         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4711
4712         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4713 }
4714
4715 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4716 {
4717         int ret;
4718
4719         /*
4720          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4721          * slab pages if we are over the defined limits.
4722          *
4723          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4724          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4725          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4726          * if less than a specified percentage of the node is used by
4727          * unmapped file backed pages.
4728          */
4729         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4730             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4731             pgdat->min_slab_pages)
4732                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4733
4734         /*
4735          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4736          */
4737         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4738                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4739
4740         /*
4741          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4742          * have associated processors. This will favor the local processor
4743          * over remote processors and spread off node memory allocations
4744          * as wide as possible.
4745          */
4746         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4747                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4748
4749         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4750                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4751
4752         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4753         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4754
4755         if (!ret)
4756                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4757
4758         return ret;
4759 }
4760 #endif
4761
4762 /**
4763  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4764  * appropriate zone lru list
4765  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4766  *
4767  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4768  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4769  * should be only used for lru pages.
4770  */
4771 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4772 {
4773         struct lruvec *lruvec = NULL;
4774         int pgscanned = 0;
4775         int pgrescued = 0;
4776         int i;
4777
4778         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4779                 struct page *page = pvec->pages[i];
4780                 struct folio *folio = page_folio(page);
4781                 int nr_pages;
4782
4783                 if (PageTransTail(page))
4784                         continue;
4785
4786                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4787                 pgscanned += nr_pages;
4788
4789                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4790                 if (!TestClearPageLRU(page))
4791                         continue;
4792
4793                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
4794                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4795                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4796                         ClearPageUnevictable(page);
4797                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4798                         pgrescued += nr_pages;
4799                 }
4800                 SetPageLRU(page);
4801         }
4802
4803         if (lruvec) {
4804                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4805                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4806                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4807         } else if (pgscanned) {
4808                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4809         }
4810 }
4811 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
This page took 0.303075 seconds and 4 git commands to generate.