]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
mm,hugetlb: use folio fields in second tail page
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar ([email protected]).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for buffer_heads_over_limit */
30 #include <linux/mm_inline.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/rmap.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/compaction.h>
37 #include <linux/notifier.h>
38 #include <linux/rwsem.h>
39 #include <linux/delay.h>
40 #include <linux/kthread.h>
41 #include <linux/freezer.h>
42 #include <linux/memcontrol.h>
43 #include <linux/migrate.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/memory-tiers.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 #include <linux/pagewalk.h>
54 #include <linux/shmem_fs.h>
55 #include <linux/ctype.h>
56 #include <linux/debugfs.h>
57 #include <linux/khugepaged.h>
58
59 #include <asm/tlbflush.h>
60 #include <asm/div64.h>
61
62 #include <linux/swapops.h>
63 #include <linux/balloon_compaction.h>
64 #include <linux/sched/sysctl.h>
65
66 #include "internal.h"
67 #include "swap.h"
68
69 #define CREATE_TRACE_POINTS
70 #include <trace/events/vmscan.h>
71
72 struct scan_control {
73         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
74         unsigned long nr_to_reclaim;
75
76         /*
77          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
78          * are scanned.
79          */
80         nodemask_t      *nodemask;
81
82         /*
83          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
84          * primary target of this reclaim invocation.
85          */
86         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
87
88         /*
89          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
90          */
91         unsigned long   anon_cost;
92         unsigned long   file_cost;
93
94         /* Can active folios be deactivated as part of reclaim? */
95 #define DEACTIVATE_ANON 1
96 #define DEACTIVATE_FILE 2
97         unsigned int may_deactivate:2;
98         unsigned int force_deactivate:1;
99         unsigned int skipped_deactivate:1;
100
101         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
102         unsigned int may_writepage:1;
103
104         /* Can mapped folios be reclaimed? */
105         unsigned int may_unmap:1;
106
107         /* Can folios be swapped as part of reclaim? */
108         unsigned int may_swap:1;
109
110         /* Proactive reclaim invoked by userspace through memory.reclaim */
111         unsigned int proactive:1;
112
113         /*
114          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
115          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
116          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
117          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
118          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
119          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
120          */
121         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
122         unsigned int memcg_low_skipped:1;
123
124         unsigned int hibernation_mode:1;
125
126         /* One of the zones is ready for compaction */
127         unsigned int compaction_ready:1;
128
129         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
130         unsigned int cache_trim_mode:1;
131
132         /* The file folios on the current node are dangerously low */
133         unsigned int file_is_tiny:1;
134
135         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
136         unsigned int no_demotion:1;
137
138 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
139         /* help kswapd make better choices among multiple memcgs */
140         unsigned int memcgs_need_aging:1;
141         unsigned long last_reclaimed;
142 #endif
143
144         /* Allocation order */
145         s8 order;
146
147         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
148         s8 priority;
149
150         /* The highest zone to isolate folios for reclaim from */
151         s8 reclaim_idx;
152
153         /* This context's GFP mask */
154         gfp_t gfp_mask;
155
156         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
157         unsigned long nr_scanned;
158
159         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
160         unsigned long nr_reclaimed;
161
162         struct {
163                 unsigned int dirty;
164                 unsigned int unqueued_dirty;
165                 unsigned int congested;
166                 unsigned int writeback;
167                 unsigned int immediate;
168                 unsigned int file_taken;
169                 unsigned int taken;
170         } nr;
171
172         /* for recording the reclaimed slab by now */
173         struct reclaim_state reclaim_state;
174 };
175
176 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
177 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field)                 \
178         do {                                                            \
179                 if ((_folio)->lru.prev != _base) {                      \
180                         struct folio *prev;                             \
181                                                                         \
182                         prev = lru_to_folio(&(_folio->lru));            \
183                         prefetchw(&prev->_field);                       \
184                 }                                                       \
185         } while (0)
186 #else
187 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field) do { } while (0)
188 #endif
189
190 /*
191  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
192  */
193 int vm_swappiness = 60;
194
195 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
196                                    struct reclaim_state *rs)
197 {
198         /* Check for an overwrite */
199         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
200
201         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
202         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
203
204         task->reclaim_state = rs;
205 }
206
207 LIST_HEAD(shrinker_list);
208 DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
209
210 #ifdef CONFIG_MEMCG
211 static int shrinker_nr_max;
212
213 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
214 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
215 {
216         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
217 }
218
219 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
220 {
221         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
222 }
223
224 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
225                                                      int nid)
226 {
227         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
228                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
229 }
230
231 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
232                                     int map_size, int defer_size,
233                                     int old_map_size, int old_defer_size)
234 {
235         struct shrinker_info *new, *old;
236         struct mem_cgroup_per_node *pn;
237         int nid;
238         int size = map_size + defer_size;
239
240         for_each_node(nid) {
241                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
242                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
243                 /* Not yet online memcg */
244                 if (!old)
245                         return 0;
246
247                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
248                 if (!new)
249                         return -ENOMEM;
250
251                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
252                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
253
254                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
255                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
256                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
257                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
258                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
259                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
260                        defer_size - old_defer_size);
261
262                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
263                 kvfree_rcu(old, rcu);
264         }
265
266         return 0;
267 }
268
269 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
270 {
271         struct mem_cgroup_per_node *pn;
272         struct shrinker_info *info;
273         int nid;
274
275         for_each_node(nid) {
276                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
277                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
278                 kvfree(info);
279                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
280         }
281 }
282
283 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
284 {
285         struct shrinker_info *info;
286         int nid, size, ret = 0;
287         int map_size, defer_size = 0;
288
289         down_write(&shrinker_rwsem);
290         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
291         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
292         size = map_size + defer_size;
293         for_each_node(nid) {
294                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
295                 if (!info) {
296                         free_shrinker_info(memcg);
297                         ret = -ENOMEM;
298                         break;
299                 }
300                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
301                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
302                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
303         }
304         up_write(&shrinker_rwsem);
305
306         return ret;
307 }
308
309 static inline bool need_expand(int nr_max)
310 {
311         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
312                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
313 }
314
315 static int expand_shrinker_info(int new_id)
316 {
317         int ret = 0;
318         int new_nr_max = new_id + 1;
319         int map_size, defer_size = 0;
320         int old_map_size, old_defer_size = 0;
321         struct mem_cgroup *memcg;
322
323         if (!need_expand(new_nr_max))
324                 goto out;
325
326         if (!root_mem_cgroup)
327                 goto out;
328
329         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
330
331         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
332         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
333         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
334         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
335
336         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
337         do {
338                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
339                                                old_map_size, old_defer_size);
340                 if (ret) {
341                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
342                         goto out;
343                 }
344         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
345 out:
346         if (!ret)
347                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
348
349         return ret;
350 }
351
352 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
353 {
354         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
355                 struct shrinker_info *info;
356
357                 rcu_read_lock();
358                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
359                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
360                 smp_mb__before_atomic();
361                 set_bit(shrinker_id, info->map);
362                 rcu_read_unlock();
363         }
364 }
365
366 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
367
368 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
369 {
370         int id, ret = -ENOMEM;
371
372         if (mem_cgroup_disabled())
373                 return -ENOSYS;
374
375         down_write(&shrinker_rwsem);
376         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
377         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
378         if (id < 0)
379                 goto unlock;
380
381         if (id >= shrinker_nr_max) {
382                 if (expand_shrinker_info(id)) {
383                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
384                         goto unlock;
385                 }
386         }
387         shrinker->id = id;
388         ret = 0;
389 unlock:
390         up_write(&shrinker_rwsem);
391         return ret;
392 }
393
394 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
395 {
396         int id = shrinker->id;
397
398         BUG_ON(id < 0);
399
400         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
401
402         idr_remove(&shrinker_idr, id);
403 }
404
405 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
406                                    struct mem_cgroup *memcg)
407 {
408         struct shrinker_info *info;
409
410         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
411         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
412 }
413
414 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
415                                   struct mem_cgroup *memcg)
416 {
417         struct shrinker_info *info;
418
419         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
420         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
421 }
422
423 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
424 {
425         int i, nid;
426         long nr;
427         struct mem_cgroup *parent;
428         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
429
430         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
431         if (!parent)
432                 parent = root_mem_cgroup;
433
434         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
435         down_read(&shrinker_rwsem);
436         for_each_node(nid) {
437                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
438                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
439                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
440                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
441                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
442                 }
443         }
444         up_read(&shrinker_rwsem);
445 }
446
447 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
448 {
449         return sc->target_mem_cgroup;
450 }
451
452 /**
453  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
454  * @sc: scan_control in question
455  *
456  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
457  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
458  * shrink_folio_list() is used for throttling instead, which lacks all the
459  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
460  * allocation and configurability.
461  *
462  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
463  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
464  */
465 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
466 {
467         if (!cgroup_reclaim(sc))
468                 return true;
469 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
470         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
471                 return true;
472 #endif
473         return false;
474 }
475 #else
476 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
477 {
478         return -ENOSYS;
479 }
480
481 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
482 {
483 }
484
485 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
486                                    struct mem_cgroup *memcg)
487 {
488         return 0;
489 }
490
491 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
492                                   struct mem_cgroup *memcg)
493 {
494         return 0;
495 }
496
497 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
498 {
499         return false;
500 }
501
502 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
503 {
504         return true;
505 }
506 #endif
507
508 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
509                              struct shrink_control *sc)
510 {
511         int nid = sc->nid;
512
513         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
514                 nid = 0;
515
516         if (sc->memcg &&
517             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
518                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
519                                               sc->memcg);
520
521         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
522 }
523
524
525 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
526                             struct shrink_control *sc)
527 {
528         int nid = sc->nid;
529
530         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
531                 nid = 0;
532
533         if (sc->memcg &&
534             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
535                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
536                                              sc->memcg);
537
538         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
539 }
540
541 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
542 {
543         if (!numa_demotion_enabled)
544                 return false;
545         if (sc && sc->no_demotion)
546                 return false;
547         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
548                 return false;
549
550         return true;
551 }
552
553 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
554                                           int nid,
555                                           struct scan_control *sc)
556 {
557         if (memcg == NULL) {
558                 /*
559                  * For non-memcg reclaim, is there
560                  * space in any swap device?
561                  */
562                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
563                         return true;
564         } else {
565                 /* Is the memcg below its swap limit? */
566                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
567                         return true;
568         }
569
570         /*
571          * The page can not be swapped.
572          *
573          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
574          */
575         return can_demote(nid, sc);
576 }
577
578 /*
579  * This misses isolated folios which are not accounted for to save counters.
580  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
581  * not expected that isolated folios will be a dominating factor.
582  */
583 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
584 {
585         unsigned long nr;
586
587         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
588                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
589         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
590                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
591                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
592
593         return nr;
594 }
595
596 /**
597  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
598  * @lruvec: lru vector
599  * @lru: lru to use
600  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
601  */
602 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
603                                      int zone_idx)
604 {
605         unsigned long size = 0;
606         int zid;
607
608         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
609                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
610
611                 if (!managed_zone(zone))
612                         continue;
613
614                 if (!mem_cgroup_disabled())
615                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
616                 else
617                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
618         }
619         return size;
620 }
621
622 /*
623  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
624  */
625 static int __prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
626 {
627         unsigned int size;
628         int err;
629
630         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
631                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
632                 if (err != -ENOSYS)
633                         return err;
634
635                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
636         }
637
638         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
639         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
640                 size *= nr_node_ids;
641
642         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
643         if (!shrinker->nr_deferred)
644                 return -ENOMEM;
645
646         return 0;
647 }
648
649 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
650 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
651 {
652         va_list ap;
653         int err;
654
655         va_start(ap, fmt);
656         shrinker->name = kvasprintf_const(GFP_KERNEL, fmt, ap);
657         va_end(ap);
658         if (!shrinker->name)
659                 return -ENOMEM;
660
661         err = __prealloc_shrinker(shrinker);
662         if (err) {
663                 kfree_const(shrinker->name);
664                 shrinker->name = NULL;
665         }
666
667         return err;
668 }
669 #else
670 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
671 {
672         return __prealloc_shrinker(shrinker);
673 }
674 #endif
675
676 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
677 {
678 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
679         kfree_const(shrinker->name);
680         shrinker->name = NULL;
681 #endif
682         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
683                 down_write(&shrinker_rwsem);
684                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
685                 up_write(&shrinker_rwsem);
686                 return;
687         }
688
689         kfree(shrinker->nr_deferred);
690         shrinker->nr_deferred = NULL;
691 }
692
693 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
694 {
695         down_write(&shrinker_rwsem);
696         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
697         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
698         shrinker_debugfs_add(shrinker);
699         up_write(&shrinker_rwsem);
700 }
701
702 static int __register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
703 {
704         int err = __prealloc_shrinker(shrinker);
705
706         if (err)
707                 return err;
708         register_shrinker_prepared(shrinker);
709         return 0;
710 }
711
712 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
713 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
714 {
715         va_list ap;
716         int err;
717
718         va_start(ap, fmt);
719         shrinker->name = kvasprintf_const(GFP_KERNEL, fmt, ap);
720         va_end(ap);
721         if (!shrinker->name)
722                 return -ENOMEM;
723
724         err = __register_shrinker(shrinker);
725         if (err) {
726                 kfree_const(shrinker->name);
727                 shrinker->name = NULL;
728         }
729         return err;
730 }
731 #else
732 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker, const char *fmt, ...)
733 {
734         return __register_shrinker(shrinker);
735 }
736 #endif
737 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
738
739 /*
740  * Remove one
741  */
742 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
743 {
744         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
745                 return;
746
747         down_write(&shrinker_rwsem);
748         list_del(&shrinker->list);
749         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
750         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
751                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
752         shrinker_debugfs_remove(shrinker);
753         up_write(&shrinker_rwsem);
754
755         kfree(shrinker->nr_deferred);
756         shrinker->nr_deferred = NULL;
757 }
758 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
759
760 /**
761  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
762  *
763  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
764  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
765  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
766  * rcu.
767  */
768 void synchronize_shrinkers(void)
769 {
770         down_write(&shrinker_rwsem);
771         up_write(&shrinker_rwsem);
772 }
773 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
774
775 #define SHRINK_BATCH 128
776
777 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
778                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
779 {
780         unsigned long freed = 0;
781         unsigned long long delta;
782         long total_scan;
783         long freeable;
784         long nr;
785         long new_nr;
786         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
787                                           : SHRINK_BATCH;
788         long scanned = 0, next_deferred;
789
790         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
791         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
792                 return freeable;
793
794         /*
795          * copy the current shrinker scan count into a local variable
796          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
797          * don't also do this scanning work.
798          */
799         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
800
801         if (shrinker->seeks) {
802                 delta = freeable >> priority;
803                 delta *= 4;
804                 do_div(delta, shrinker->seeks);
805         } else {
806                 /*
807                  * These objects don't require any IO to create. Trim
808                  * them aggressively under memory pressure to keep
809                  * them from causing refetches in the IO caches.
810                  */
811                 delta = freeable / 2;
812         }
813
814         total_scan = nr >> priority;
815         total_scan += delta;
816         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
817
818         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
819                                    freeable, delta, total_scan, priority);
820
821         /*
822          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
823          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
824          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
825          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
826          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
827          * objects spread over several slabs with usage less than the
828          * batch_size.
829          *
830          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
831          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
832          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
833          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
834          * possible.
835          */
836         while (total_scan >= batch_size ||
837                total_scan >= freeable) {
838                 unsigned long ret;
839                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
840
841                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
842                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
843                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
844                 if (ret == SHRINK_STOP)
845                         break;
846                 freed += ret;
847
848                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
849                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
850                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
851
852                 cond_resched();
853         }
854
855         /*
856          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
857          * done, decreased by old deferred work that was done now.
858          *
859          * And it is capped to two times of the freeable items.
860          */
861         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
862         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
863
864         /*
865          * move the unused scan count back into the shrinker in a
866          * manner that handles concurrent updates.
867          */
868         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
869
870         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
871         return freed;
872 }
873
874 #ifdef CONFIG_MEMCG
875 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
876                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
877 {
878         struct shrinker_info *info;
879         unsigned long ret, freed = 0;
880         int i;
881
882         if (!mem_cgroup_online(memcg))
883                 return 0;
884
885         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
886                 return 0;
887
888         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
889         if (unlikely(!info))
890                 goto unlock;
891
892         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
893                 struct shrink_control sc = {
894                         .gfp_mask = gfp_mask,
895                         .nid = nid,
896                         .memcg = memcg,
897                 };
898                 struct shrinker *shrinker;
899
900                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
901                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
902                         if (!shrinker)
903                                 clear_bit(i, info->map);
904                         continue;
905                 }
906
907                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
908                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
909                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
910                         continue;
911
912                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
913                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
914                         clear_bit(i, info->map);
915                         /*
916                          * After the shrinker reported that it had no objects to
917                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
918                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
919                          * added. To make sure, we have the bit set in this
920                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
921                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
922                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
923                          * set_shrinker_bit():
924                          *
925                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
926                          *   list_add_tail()    clear_bit()
927                          *   <MB>               <MB>
928                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
929                          */
930                         smp_mb__after_atomic();
931                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
932                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
933                                 ret = 0;
934                         else
935                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
936                 }
937                 freed += ret;
938
939                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
940                         freed = freed ? : 1;
941                         break;
942                 }
943         }
944 unlock:
945         up_read(&shrinker_rwsem);
946         return freed;
947 }
948 #else /* CONFIG_MEMCG */
949 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
950                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
951 {
952         return 0;
953 }
954 #endif /* CONFIG_MEMCG */
955
956 /**
957  * shrink_slab - shrink slab caches
958  * @gfp_mask: allocation context
959  * @nid: node whose slab caches to target
960  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
961  * @priority: the reclaim priority
962  *
963  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
964  *
965  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
966  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
967  *
968  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
969  * are called only if it is the root cgroup.
970  *
971  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
972  * in order to get the scan target.
973  *
974  * Returns the number of reclaimed slab objects.
975  */
976 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
977                                  struct mem_cgroup *memcg,
978                                  int priority)
979 {
980         unsigned long ret, freed = 0;
981         struct shrinker *shrinker;
982
983         /*
984          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
985          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
986          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
987          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
988          * oom.
989          */
990         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
991                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
992
993         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
994                 goto out;
995
996         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
997                 struct shrink_control sc = {
998                         .gfp_mask = gfp_mask,
999                         .nid = nid,
1000                         .memcg = memcg,
1001                 };
1002
1003                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
1004                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
1005                         ret = 0;
1006                 freed += ret;
1007                 /*
1008                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
1009                  * prevent the registration from being stalled for long periods
1010                  * by parallel ongoing shrinking.
1011                  */
1012                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
1013                         freed = freed ? : 1;
1014                         break;
1015                 }
1016         }
1017
1018         up_read(&shrinker_rwsem);
1019 out:
1020         cond_resched();
1021         return freed;
1022 }
1023
1024 static void drop_slab_node(int nid)
1025 {
1026         unsigned long freed;
1027         int shift = 0;
1028
1029         do {
1030                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1031
1032                 if (fatal_signal_pending(current))
1033                         return;
1034
1035                 freed = 0;
1036                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
1037                 do {
1038                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
1039                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
1040         } while ((freed >> shift++) > 1);
1041 }
1042
1043 void drop_slab(void)
1044 {
1045         int nid;
1046
1047         for_each_online_node(nid)
1048                 drop_slab_node(nid);
1049 }
1050
1051 static int reclaimer_offset(void)
1052 {
1053         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
1054                         PGDEMOTE_DIRECT - PGDEMOTE_KSWAPD);
1055         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
1056                         PGSCAN_DIRECT - PGSCAN_KSWAPD);
1057         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
1058                         PGDEMOTE_KHUGEPAGED - PGDEMOTE_KSWAPD);
1059         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
1060                         PGSCAN_KHUGEPAGED - PGSCAN_KSWAPD);
1061
1062         if (current_is_kswapd())
1063                 return 0;
1064         if (current_is_khugepaged())
1065                 return PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD;
1066         return PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD;
1067 }
1068
1069 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
1070 {
1071         /*
1072          * A freeable page cache folio is referenced only by the caller
1073          * that isolated the folio, the page cache and optional filesystem
1074          * private data at folio->private.
1075          */
1076         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
1077                 1 + folio_nr_pages(folio);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
1082  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
1083  * fsync(), msync() or close().
1084  *
1085  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
1086  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
1087  * that folio is locked, the mapping is pinned.
1088  *
1089  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
1090  * __GFP_FS.
1091  */
1092 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1093                                 struct folio *folio, int error)
1094 {
1095         folio_lock(folio);
1096         if (folio_mapping(folio) == mapping)
1097                 mapping_set_error(mapping, error);
1098         folio_unlock(folio);
1099 }
1100
1101 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1102 {
1103         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1104         int i;
1105
1106         /*
1107          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1108          * throttle as the system is likely near OOM.
1109          */
1110         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1111                 return true;
1112
1113         /*
1114          * If there are a lot of dirty/writeback folios then do not
1115          * throttle as throttling will occur when the folios cycle
1116          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1117          */
1118         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1119                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1120
1121                 if (!managed_zone(zone))
1122                         continue;
1123
1124                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1125                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1126                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1127         }
1128         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1129                 return true;
1130
1131         return false;
1132 }
1133
1134 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1135 {
1136         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1137         long timeout, ret;
1138         DEFINE_WAIT(wait);
1139
1140         /*
1141          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1142          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1143          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1144          */
1145         if (!current_is_kswapd() &&
1146             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1147                 cond_resched();
1148                 return;
1149         }
1150
1151         /*
1152          * These figures are pulled out of thin air.
1153          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1154          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1155          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1156          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1157          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1158          * writeback to a slow device to excessive referenced folios at the tail
1159          * of the inactive LRU.
1160          */
1161         switch(reason) {
1162         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1163                 timeout = HZ/10;
1164
1165                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1166                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1167                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1168                 }
1169
1170                 break;
1171         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1172                 fallthrough;
1173         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1174                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1175                         cond_resched();
1176                         return;
1177                 }
1178
1179                 timeout = 1;
1180
1181                 break;
1182         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1183                 timeout = HZ/50;
1184                 break;
1185         default:
1186                 WARN_ON_ONCE(1);
1187                 timeout = HZ;
1188                 break;
1189         }
1190
1191         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1192         ret = schedule_timeout(timeout);
1193         finish_wait(wqh, &wait);
1194
1195         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1196                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1197
1198         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1199                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1200                                 reason);
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Account for folios written if tasks are throttled waiting on dirty
1205  * folios to clean. If enough folios have been cleaned since throttling
1206  * started then wakeup the throttled tasks.
1207  */
1208 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1209                                                         int nr_throttled)
1210 {
1211         unsigned long nr_written;
1212
1213         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1214
1215         /*
1216          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1217          * be synchronised. However, given that the system is
1218          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1219          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1220          * timeout guarantees forward progress.
1221          */
1222         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1223                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1224
1225         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1226                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1227 }
1228
1229 /* possible outcome of pageout() */
1230 typedef enum {
1231         /* failed to write folio out, folio is locked */
1232         PAGE_KEEP,
1233         /* move folio to the active list, folio is locked */
1234         PAGE_ACTIVATE,
1235         /* folio has been sent to the disk successfully, folio is unlocked */
1236         PAGE_SUCCESS,
1237         /* folio is clean and locked */
1238         PAGE_CLEAN,
1239 } pageout_t;
1240
1241 /*
1242  * pageout is called by shrink_folio_list() for each dirty folio.
1243  * Calls ->writepage().
1244  */
1245 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
1246                          struct swap_iocb **plug)
1247 {
1248         /*
1249          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
1250          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1251          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1252          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1253          * PagePrivate for that.
1254          *
1255          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1256          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
1257          * will block.
1258          *
1259          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
1260          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1261          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1262          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1263          */
1264         if (!is_page_cache_freeable(folio))
1265                 return PAGE_KEEP;
1266         if (!mapping) {
1267                 /*
1268                  * Some data journaling orphaned folios can have
1269                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1270                  */
1271                 if (folio_test_private(folio)) {
1272                         if (try_to_free_buffers(folio)) {
1273                                 folio_clear_dirty(folio);
1274                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
1275                                 return PAGE_CLEAN;
1276                         }
1277                 }
1278                 return PAGE_KEEP;
1279         }
1280         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1281                 return PAGE_ACTIVATE;
1282
1283         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
1284                 int res;
1285                 struct writeback_control wbc = {
1286                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1287                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1288                         .range_start = 0,
1289                         .range_end = LLONG_MAX,
1290                         .for_reclaim = 1,
1291                         .swap_plug = plug,
1292                 };
1293
1294                 folio_set_reclaim(folio);
1295                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
1296                 if (res < 0)
1297                         handle_write_error(mapping, folio, res);
1298                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1299                         folio_clear_reclaim(folio);
1300                         return PAGE_ACTIVATE;
1301                 }
1302
1303                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
1304                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1305                         folio_clear_reclaim(folio);
1306                 }
1307                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
1308                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
1309                 return PAGE_SUCCESS;
1310         }
1311
1312         return PAGE_CLEAN;
1313 }
1314
1315 /*
1316  * Same as remove_mapping, but if the folio is removed from the mapping, it
1317  * gets returned with a refcount of 0.
1318  */
1319 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
1320                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1321 {
1322         int refcount;
1323         void *shadow = NULL;
1324
1325         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1326         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
1327
1328         if (!folio_test_swapcache(folio))
1329                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1330         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1331         /*
1332          * The non racy check for a busy folio.
1333          *
1334          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1335          * a ref to the folio, it may be possible that they dirty it then
1336          * drop the reference. So if the dirty flag is tested before the
1337          * refcount here, then the following race may occur:
1338          *
1339          * get_user_pages(&page);
1340          * [user mapping goes away]
1341          * write_to(page);
1342          *                              !folio_test_dirty(folio)    [good]
1343          * folio_set_dirty(folio);
1344          * folio_put(folio);
1345          *                              !refcount(folio)   [good, discard it]
1346          *
1347          * [oops, our write_to data is lost]
1348          *
1349          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1350          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the folio->flags
1351          * load is not satisfied before that of folio->_refcount.
1352          *
1353          * Note that if the dirty flag is always set via folio_mark_dirty,
1354          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1355          */
1356         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
1357         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
1358                 goto cannot_free;
1359         /* note: atomic_cmpxchg in folio_ref_freeze provides the smp_rmb */
1360         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
1361                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
1362                 goto cannot_free;
1363         }
1364
1365         if (folio_test_swapcache(folio)) {
1366                 swp_entry_t swap = folio_swap_entry(folio);
1367
1368                 /* get a shadow entry before mem_cgroup_swapout() clears folio_memcg() */
1369                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1370                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1371                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
1372                 __delete_from_swap_cache(folio, swap, shadow);
1373                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1374                 put_swap_folio(folio, swap);
1375         } else {
1376                 void (*free_folio)(struct folio *);
1377
1378                 free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
1379                 /*
1380                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1381                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1382                  *
1383                  * But don't store shadows in an address space that is
1384                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1385                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1386                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1387                  * back.
1388                  *
1389                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1390                  * only page cache folios found in these are zero pages
1391                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1392                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1393                  * same address_space.
1394                  */
1395                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
1396                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1397                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1398                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
1399                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1400                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1401                         inode_add_lru(mapping->host);
1402                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1403
1404                 if (free_folio)
1405                         free_folio(folio);
1406         }
1407
1408         return 1;
1409
1410 cannot_free:
1411         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1412         if (!folio_test_swapcache(folio))
1413                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1414         return 0;
1415 }
1416
1417 /**
1418  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
1419  * @mapping: The address space.
1420  * @folio: The folio to remove.
1421  *
1422  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
1423  * on it, removal will fail.
1424  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
1425  * could not be removed.
1426  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
1427  * hold its lock.
1428  */
1429 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
1430 {
1431         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
1432                 /*
1433                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
1434                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1435                  * atomic operation.
1436                  */
1437                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
1438                 return folio_nr_pages(folio);
1439         }
1440         return 0;
1441 }
1442
1443 /**
1444  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
1445  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
1446  *
1447  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
1448  * The folio may still be unevictable for other reasons.
1449  *
1450  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1451  */
1452 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
1453 {
1454         folio_add_lru(folio);
1455         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
1456 }
1457
1458 enum folio_references {
1459         FOLIOREF_RECLAIM,
1460         FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN,
1461         FOLIOREF_KEEP,
1462         FOLIOREF_ACTIVATE,
1463 };
1464
1465 static enum folio_references folio_check_references(struct folio *folio,
1466                                                   struct scan_control *sc)
1467 {
1468         int referenced_ptes, referenced_folio;
1469         unsigned long vm_flags;
1470
1471         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
1472                                            &vm_flags);
1473         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
1474
1475         /*
1476          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
1477          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
1478          */
1479         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1480                 return FOLIOREF_ACTIVATE;
1481
1482         /* rmap lock contention: rotate */
1483         if (referenced_ptes == -1)
1484                 return FOLIOREF_KEEP;
1485
1486         if (referenced_ptes) {
1487                 /*
1488                  * All mapped folios start out with page table
1489                  * references from the instantiating fault, so we need
1490                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
1491                  * than once.
1492                  *
1493                  * Mark it and spare it for another trip around the
1494                  * inactive list.  Another page table reference will
1495                  * lead to its activation.
1496                  *
1497                  * Note: the mark is set for activated folios as well
1498                  * so that recently deactivated but used folios are
1499                  * quickly recovered.
1500                  */
1501                 folio_set_referenced(folio);
1502
1503                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
1504                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
1505
1506                 /*
1507                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
1508                  */
1509                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio))
1510                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
1511
1512                 return FOLIOREF_KEEP;
1513         }
1514
1515         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
1516         if (referenced_folio && folio_is_file_lru(folio))
1517                 return FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN;
1518
1519         return FOLIOREF_RECLAIM;
1520 }
1521
1522 /* Check if a folio is dirty or under writeback */
1523 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
1524                                        bool *dirty, bool *writeback)
1525 {
1526         struct address_space *mapping;
1527
1528         /*
1529          * Anonymous folios are not handled by flushers and must be written
1530          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them.
1531          * MADV_FREE anonymous folios are put into inactive file list too.
1532          * They could be mistakenly treated as file lru. So further anon
1533          * test is needed.
1534          */
1535         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
1536             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
1537                 *dirty = false;
1538                 *writeback = false;
1539                 return;
1540         }
1541
1542         /* By default assume that the folio flags are accurate */
1543         *dirty = folio_test_dirty(folio);
1544         *writeback = folio_test_writeback(folio);
1545
1546         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1547         if (!folio_test_private(folio))
1548                 return;
1549
1550         mapping = folio_mapping(folio);
1551         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1552                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(folio, dirty, writeback);
1553 }
1554
1555 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long private)
1556 {
1557         struct page *target_page;
1558         nodemask_t *allowed_mask;
1559         struct migration_target_control *mtc;
1560
1561         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1562
1563         allowed_mask = mtc->nmask;
1564         /*
1565          * make sure we allocate from the target node first also trying to
1566          * demote or reclaim pages from the target node via kswapd if we are
1567          * low on free memory on target node. If we don't do this and if
1568          * we have free memory on the slower(lower) memtier, we would start
1569          * allocating pages from slower(lower) memory tiers without even forcing
1570          * a demotion of cold pages from the target memtier. This can result
1571          * in the kernel placing hot pages in slower(lower) memory tiers.
1572          */
1573         mtc->nmask = NULL;
1574         mtc->gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1575         target_page = alloc_migration_target(page, (unsigned long)mtc);
1576         if (target_page)
1577                 return target_page;
1578
1579         mtc->gfp_mask &= ~__GFP_THISNODE;
1580         mtc->nmask = allowed_mask;
1581
1582         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)mtc);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Take folios on @demote_folios and attempt to demote them to another node.
1587  * Folios which are not demoted are left on @demote_folios.
1588  */
1589 static unsigned int demote_folio_list(struct list_head *demote_folios,
1590                                      struct pglist_data *pgdat)
1591 {
1592         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1593         unsigned int nr_succeeded;
1594         nodemask_t allowed_mask;
1595
1596         struct migration_target_control mtc = {
1597                 /*
1598                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1599                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1600                  * instead of migrated.
1601                  */
1602                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) | __GFP_NOWARN |
1603                         __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1604                 .nid = target_nid,
1605                 .nmask = &allowed_mask
1606         };
1607
1608         if (list_empty(demote_folios))
1609                 return 0;
1610
1611         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1612                 return 0;
1613
1614         node_get_allowed_targets(pgdat, &allowed_mask);
1615
1616         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1617         migrate_pages(demote_folios, alloc_demote_page, NULL,
1618                       (unsigned long)&mtc, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1619                       &nr_succeeded);
1620
1621         __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD + reclaimer_offset(), nr_succeeded);
1622
1623         return nr_succeeded;
1624 }
1625
1626 static bool may_enter_fs(struct folio *folio, gfp_t gfp_mask)
1627 {
1628         if (gfp_mask & __GFP_FS)
1629                 return true;
1630         if (!folio_test_swapcache(folio) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
1631                 return false;
1632         /*
1633          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1634          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1635          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1636          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1637          * is safe.
1638          */
1639         return !data_race(folio_swap_flags(folio) & SWP_FS_OPS);
1640 }
1641
1642 /*
1643  * shrink_folio_list() returns the number of reclaimed pages
1644  */
1645 static unsigned int shrink_folio_list(struct list_head *folio_list,
1646                 struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc,
1647                 struct reclaim_stat *stat, bool ignore_references)
1648 {
1649         LIST_HEAD(ret_folios);
1650         LIST_HEAD(free_folios);
1651         LIST_HEAD(demote_folios);
1652         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1653         unsigned int pgactivate = 0;
1654         bool do_demote_pass;
1655         struct swap_iocb *plug = NULL;
1656
1657         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1658         cond_resched();
1659         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1660
1661 retry:
1662         while (!list_empty(folio_list)) {
1663                 struct address_space *mapping;
1664                 struct folio *folio;
1665                 enum folio_references references = FOLIOREF_RECLAIM;
1666                 bool dirty, writeback;
1667                 unsigned int nr_pages;
1668
1669                 cond_resched();
1670
1671                 folio = lru_to_folio(folio_list);
1672                 list_del(&folio->lru);
1673
1674                 if (!folio_trylock(folio))
1675                         goto keep;
1676
1677                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1678
1679                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1680
1681                 /* Account the number of base pages */
1682                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1683
1684                 if (unlikely(!folio_evictable(folio)))
1685                         goto activate_locked;
1686
1687                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1688                         goto keep_locked;
1689
1690                 /* folio_update_gen() tried to promote this page? */
1691                 if (lru_gen_enabled() && !ignore_references &&
1692                     folio_mapped(folio) && folio_test_referenced(folio))
1693                         goto keep_locked;
1694
1695                 /*
1696                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1697                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1698                  * folios if the tail of the LRU is all dirty unqueued folios.
1699                  */
1700                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1701                 if (dirty || writeback)
1702                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1703
1704                 if (dirty && !writeback)
1705                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1706
1707                 /*
1708                  * Treat this folio as congested if folios are cycling
1709                  * through the LRU so quickly that the folios marked
1710                  * for immediate reclaim are making it to the end of
1711                  * the LRU a second time.
1712                  */
1713                 if (writeback && folio_test_reclaim(folio))
1714                         stat->nr_congested += nr_pages;
1715
1716                 /*
1717                  * If a folio at the tail of the LRU is under writeback, there
1718                  * are three cases to consider.
1719                  *
1720                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number
1721                  *    of folios under writeback and this folio has both
1722                  *    the writeback and reclaim flags set, then it
1723                  *    indicates that folios are being queued for I/O but
1724                  *    are being recycled through the LRU before the I/O
1725                  *    can complete. Waiting on the folio itself risks an
1726                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback
1727                  *    the folio due to I/O error or disconnected storage
1728                  *    so instead note that the LRU is being scanned too
1729                  *    quickly and the caller can stall after the folio
1730                  *    list has been processed.
1731                  *
1732                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a folio that is
1733                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1734                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1735                  *    not to fs). In this case mark the folio for immediate
1736                  *    reclaim and continue scanning.
1737                  *
1738                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1739                  *    may not have submitted I/O yet. And the loop driver might
1740                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a folio for
1741                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1742                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1743                  *    would probably show more reasons.
1744                  *
1745                  * 3) Legacy memcg encounters a folio that already has the
1746                  *    reclaim flag set. memcg does not have any dirty folio
1747                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1748                  *    folios are in writeback and there is nothing else to
1749                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1750                  *
1751                  * In cases 1) and 2) we activate the folios to get them out of
1752                  * the way while we continue scanning for clean folios on the
1753                  * inactive list and refilling from the active list. The
1754                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1755                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1756                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1757                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1758                  * takes to write them to disk.
1759                  */
1760                 if (folio_test_writeback(folio)) {
1761                         /* Case 1 above */
1762                         if (current_is_kswapd() &&
1763                             folio_test_reclaim(folio) &&
1764                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1765                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1766                                 goto activate_locked;
1767
1768                         /* Case 2 above */
1769                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1770                             !folio_test_reclaim(folio) ||
1771                             !may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask)) {
1772                                 /*
1773                                  * This is slightly racy -
1774                                  * folio_end_writeback() might have
1775                                  * just cleared the reclaim flag, then
1776                                  * setting the reclaim flag here ends up
1777                                  * interpreted as the readahead flag - but
1778                                  * that does not matter enough to care.
1779                                  * What we do want is for this folio to
1780                                  * have the reclaim flag set next time
1781                                  * memcg reclaim reaches the tests above,
1782                                  * so it will then wait for writeback to
1783                                  * avoid OOM; and it's also appropriate
1784                                  * in global reclaim.
1785                                  */
1786                                 folio_set_reclaim(folio);
1787                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1788                                 goto activate_locked;
1789
1790                         /* Case 3 above */
1791                         } else {
1792                                 folio_unlock(folio);
1793                                 folio_wait_writeback(folio);
1794                                 /* then go back and try same folio again */
1795                                 list_add_tail(&folio->lru, folio_list);
1796                                 continue;
1797                         }
1798                 }
1799
1800                 if (!ignore_references)
1801                         references = folio_check_references(folio, sc);
1802
1803                 switch (references) {
1804                 case FOLIOREF_ACTIVATE:
1805                         goto activate_locked;
1806                 case FOLIOREF_KEEP:
1807                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1808                         goto keep_locked;
1809                 case FOLIOREF_RECLAIM:
1810                 case FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN:
1811                         ; /* try to reclaim the folio below */
1812                 }
1813
1814                 /*
1815                  * Before reclaiming the folio, try to relocate
1816                  * its contents to another node.
1817                  */
1818                 if (do_demote_pass &&
1819                     (thp_migration_supported() || !folio_test_large(folio))) {
1820                         list_add(&folio->lru, &demote_folios);
1821                         folio_unlock(folio);
1822                         continue;
1823                 }
1824
1825                 /*
1826                  * Anonymous process memory has backing store?
1827                  * Try to allocate it some swap space here.
1828                  * Lazyfree folio could be freed directly
1829                  */
1830                 if (folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio)) {
1831                         if (!folio_test_swapcache(folio)) {
1832                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1833                                         goto keep_locked;
1834                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1835                                         goto keep_locked;
1836                                 if (folio_test_large(folio)) {
1837                                         /* cannot split folio, skip it */
1838                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1839                                                 goto activate_locked;
1840                                         /*
1841                                          * Split folios without a PMD map right
1842                                          * away. Chances are some or all of the
1843                                          * tail pages can be freed without IO.
1844                                          */
1845                                         if (!folio_entire_mapcount(folio) &&
1846                                             split_folio_to_list(folio,
1847                                                                 folio_list))
1848                                                 goto activate_locked;
1849                                 }
1850                                 if (!add_to_swap(folio)) {
1851                                         if (!folio_test_large(folio))
1852                                                 goto activate_locked_split;
1853                                         /* Fallback to swap normal pages */
1854                                         if (split_folio_to_list(folio,
1855                                                                 folio_list))
1856                                                 goto activate_locked;
1857 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1858                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1859 #endif
1860                                         if (!add_to_swap(folio))
1861                                                 goto activate_locked_split;
1862                                 }
1863                         }
1864                 } else if (folio_test_swapbacked(folio) &&
1865                            folio_test_large(folio)) {
1866                         /* Split shmem folio */
1867                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1868                                 goto keep_locked;
1869                 }
1870
1871                 /*
1872                  * If the folio was split above, the tail pages will make
1873                  * their own pass through this function and be accounted
1874                  * then.
1875                  */
1876                 if ((nr_pages > 1) && !folio_test_large(folio)) {
1877                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1878                         nr_pages = 1;
1879                 }
1880
1881                 /*
1882                  * The folio is mapped into the page tables of one or more
1883                  * processes. Try to unmap it here.
1884                  */
1885                 if (folio_mapped(folio)) {
1886                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1887                         bool was_swapbacked = folio_test_swapbacked(folio);
1888
1889                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
1890                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1891
1892                         try_to_unmap(folio, flags);
1893                         if (folio_mapped(folio)) {
1894                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1895                                 if (!was_swapbacked &&
1896                                     folio_test_swapbacked(folio))
1897                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1898                                 goto activate_locked;
1899                         }
1900                 }
1901
1902                 mapping = folio_mapping(folio);
1903                 if (folio_test_dirty(folio)) {
1904                         /*
1905                          * Only kswapd can writeback filesystem folios
1906                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1907                          * injecting inefficient single-folio I/O into
1908                          * flusher writeback as much as possible: only
1909                          * write folios when we've encountered many
1910                          * dirty folios, and when we've already scanned
1911                          * the rest of the LRU for clean folios and see
1912                          * the same dirty folios again (with the reclaim
1913                          * flag set).
1914                          */
1915                         if (folio_is_file_lru(folio) &&
1916                             (!current_is_kswapd() ||
1917                              !folio_test_reclaim(folio) ||
1918                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1919                                 /*
1920                                  * Immediately reclaim when written back.
1921                                  * Similar in principle to deactivate_page()
1922                                  * except we already have the folio isolated
1923                                  * and know it's dirty
1924                                  */
1925                                 node_stat_mod_folio(folio, NR_VMSCAN_IMMEDIATE,
1926                                                 nr_pages);
1927                                 folio_set_reclaim(folio);
1928
1929                                 goto activate_locked;
1930                         }
1931
1932                         if (references == FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN)
1933                                 goto keep_locked;
1934                         if (!may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask))
1935                                 goto keep_locked;
1936                         if (!sc->may_writepage)
1937                                 goto keep_locked;
1938
1939                         /*
1940                          * Folio is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1941                          * potentially exists to avoid CPU writes after I/O
1942                          * starts and then write it out here.
1943                          */
1944                         try_to_unmap_flush_dirty();
1945                         switch (pageout(folio, mapping, &plug)) {
1946                         case PAGE_KEEP:
1947                                 goto keep_locked;
1948                         case PAGE_ACTIVATE:
1949                                 goto activate_locked;
1950                         case PAGE_SUCCESS:
1951                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1952
1953                                 if (folio_test_writeback(folio))
1954                                         goto keep;
1955                                 if (folio_test_dirty(folio))
1956                                         goto keep;
1957
1958                                 /*
1959                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1960                                  * ahead and try to reclaim the folio.
1961                                  */
1962                                 if (!folio_trylock(folio))
1963                                         goto keep;
1964                                 if (folio_test_dirty(folio) ||
1965                                     folio_test_writeback(folio))
1966                                         goto keep_locked;
1967                                 mapping = folio_mapping(folio);
1968                                 fallthrough;
1969                         case PAGE_CLEAN:
1970                                 ; /* try to free the folio below */
1971                         }
1972                 }
1973
1974                 /*
1975                  * If the folio has buffers, try to free the buffer
1976                  * mappings associated with this folio. If we succeed
1977                  * we try to free the folio as well.
1978                  *
1979                  * We do this even if the folio is dirty.
1980                  * filemap_release_folio() does not perform I/O, but it
1981                  * is possible for a folio to have the dirty flag set,
1982                  * but it is actually clean (all its buffers are clean).
1983                  * This happens if the buffers were written out directly,
1984                  * with submit_bh(). ext3 will do this, as well as
1985                  * the blockdev mapping.  filemap_release_folio() will
1986                  * discover that cleanness and will drop the buffers
1987                  * and mark the folio clean - it can be freed.
1988                  *
1989                  * Rarely, folios can have buffers and no ->mapping.
1990                  * These are the folios which were not successfully
1991                  * invalidated in truncate_cleanup_folio().  We try to
1992                  * drop those buffers here and if that worked, and the
1993                  * folio is no longer mapped into process address space
1994                  * (refcount == 1) it can be freed.  Otherwise, leave
1995                  * the folio on the LRU so it is swappable.
1996                  */
1997                 if (folio_has_private(folio)) {
1998                         if (!filemap_release_folio(folio, sc->gfp_mask))
1999                                 goto activate_locked;
2000                         if (!mapping && folio_ref_count(folio) == 1) {
2001                                 folio_unlock(folio);
2002                                 if (folio_put_testzero(folio))
2003                                         goto free_it;
2004                                 else {
2005                                         /*
2006                                          * rare race with speculative reference.
2007                                          * the speculative reference will free
2008                                          * this folio shortly, so we may
2009                                          * increment nr_reclaimed here (and
2010                                          * leave it off the LRU).
2011                                          */
2012                                         nr_reclaimed += nr_pages;
2013                                         continue;
2014                                 }
2015                         }
2016                 }
2017
2018                 if (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio)) {
2019                         /* follow __remove_mapping for reference */
2020                         if (!folio_ref_freeze(folio, 1))
2021                                 goto keep_locked;
2022                         /*
2023                          * The folio has only one reference left, which is
2024                          * from the isolation. After the caller puts the
2025                          * folio back on the lru and drops the reference, the
2026                          * folio will be freed anyway. It doesn't matter
2027                          * which lru it goes on. So we don't bother checking
2028                          * the dirty flag here.
2029                          */
2030                         count_vm_events(PGLAZYFREED, nr_pages);
2031                         count_memcg_folio_events(folio, PGLAZYFREED, nr_pages);
2032                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
2033                                                          sc->target_mem_cgroup))
2034                         goto keep_locked;
2035
2036                 folio_unlock(folio);
2037 free_it:
2038                 /*
2039                  * Folio may get swapped out as a whole, need to account
2040                  * all pages in it.
2041                  */
2042                 nr_reclaimed += nr_pages;
2043
2044                 /*
2045                  * Is there need to periodically free_folio_list? It would
2046                  * appear not as the counts should be low
2047                  */
2048                 if (unlikely(folio_test_large(folio)))
2049                         destroy_large_folio(folio);
2050                 else
2051                         list_add(&folio->lru, &free_folios);
2052                 continue;
2053
2054 activate_locked_split:
2055                 /*
2056                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
2057                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
2058                  */
2059                 if (nr_pages > 1) {
2060                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
2061                         nr_pages = 1;
2062                 }
2063 activate_locked:
2064                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
2065                 if (folio_test_swapcache(folio) &&
2066                     (mem_cgroup_swap_full(folio) || folio_test_mlocked(folio)))
2067                         folio_free_swap(folio);
2068                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
2069                 if (!folio_test_mlocked(folio)) {
2070                         int type = folio_is_file_lru(folio);
2071                         folio_set_active(folio);
2072                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
2073                         count_memcg_folio_events(folio, PGACTIVATE, nr_pages);
2074                 }
2075 keep_locked:
2076                 folio_unlock(folio);
2077 keep:
2078                 list_add(&folio->lru, &ret_folios);
2079                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio) ||
2080                                 folio_test_unevictable(folio), folio);
2081         }
2082         /* 'folio_list' is always empty here */
2083
2084         /* Migrate folios selected for demotion */
2085         nr_reclaimed += demote_folio_list(&demote_folios, pgdat);
2086         /* Folios that could not be demoted are still in @demote_folios */
2087         if (!list_empty(&demote_folios)) {
2088                 /* Folios which weren't demoted go back on @folio_list for retry: */
2089                 list_splice_init(&demote_folios, folio_list);
2090                 do_demote_pass = false;
2091                 goto retry;
2092         }
2093
2094         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
2095
2096         mem_cgroup_uncharge_list(&free_folios);
2097         try_to_unmap_flush();
2098         free_unref_page_list(&free_folios);
2099
2100         list_splice(&ret_folios, folio_list);
2101         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
2102
2103         if (plug)
2104                 swap_write_unplug(plug);
2105         return nr_reclaimed;
2106 }
2107
2108 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
2109                                            struct list_head *folio_list)
2110 {
2111         struct scan_control sc = {
2112                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2113                 .may_unmap = 1,
2114         };
2115         struct reclaim_stat stat;
2116         unsigned int nr_reclaimed;
2117         struct folio *folio, *next;
2118         LIST_HEAD(clean_folios);
2119         unsigned int noreclaim_flag;
2120
2121         list_for_each_entry_safe(folio, next, folio_list, lru) {
2122                 if (!folio_test_hugetlb(folio) && folio_is_file_lru(folio) &&
2123                     !folio_test_dirty(folio) && !__folio_test_movable(folio) &&
2124                     !folio_test_unevictable(folio)) {
2125                         folio_clear_active(folio);
2126                         list_move(&folio->lru, &clean_folios);
2127                 }
2128         }
2129
2130         /*
2131          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
2132          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
2133          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
2134          * change in the future.
2135          */
2136         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2137         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&clean_folios, zone->zone_pgdat, &sc,
2138                                         &stat, true);
2139         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2140
2141         list_splice(&clean_folios, folio_list);
2142         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2143                             -(long)nr_reclaimed);
2144         /*
2145          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
2146          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
2147          * discard so isolated count will be mismatched.
2148          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
2149          */
2150         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
2151                             stat.nr_lazyfree_fail);
2152         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2153                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
2154         return nr_reclaimed;
2155 }
2156
2157 /*
2158  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2159  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2160  */
2161 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2162                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2163 {
2164         int zid;
2165
2166         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2167                 if (!nr_zone_taken[zid])
2168                         continue;
2169
2170                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2171         }
2172
2173 }
2174
2175 /*
2176  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2177  *
2178  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2179  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2180  * and working on them outside the LRU lock.
2181  *
2182  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2183  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2184  *
2185  * Lru_lock must be held before calling this function.
2186  *
2187  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2188  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2189  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2190  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2191  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2192  * @lru:        LRU list id for isolating
2193  *
2194  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2195  */
2196 static unsigned long isolate_lru_folios(unsigned long nr_to_scan,
2197                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2198                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2199                 enum lru_list lru)
2200 {
2201         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2202         unsigned long nr_taken = 0;
2203         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2204         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2205         unsigned long skipped = 0;
2206         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2207         LIST_HEAD(folios_skipped);
2208
2209         total_scan = 0;
2210         scan = 0;
2211         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2212                 struct list_head *move_to = src;
2213                 struct folio *folio;
2214
2215                 folio = lru_to_folio(src);
2216                 prefetchw_prev_lru_folio(folio, src, flags);
2217
2218                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
2219                 total_scan += nr_pages;
2220
2221                 if (folio_zonenum(folio) > sc->reclaim_idx) {
2222                         nr_skipped[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
2223                         move_to = &folios_skipped;
2224                         goto move;
2225                 }
2226
2227                 /*
2228                  * Do not count skipped folios because that makes the function
2229                  * return with no isolated folios if the LRU mostly contains
2230                  * ineligible folios.  This causes the VM to not reclaim any
2231                  * folios, triggering a premature OOM.
2232                  * Account all pages in a folio.
2233                  */
2234                 scan += nr_pages;
2235
2236                 if (!folio_test_lru(folio))
2237                         goto move;
2238                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
2239                         goto move;
2240
2241                 /*
2242                  * Be careful not to clear the lru flag until after we're
2243                  * sure the folio is not being freed elsewhere -- the
2244                  * folio release code relies on it.
2245                  */
2246                 if (unlikely(!folio_try_get(folio)))
2247                         goto move;
2248
2249                 if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
2250                         /* Another thread is already isolating this folio */
2251                         folio_put(folio);
2252                         goto move;
2253                 }
2254
2255                 nr_taken += nr_pages;
2256                 nr_zone_taken[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
2257                 move_to = dst;
2258 move:
2259                 list_move(&folio->lru, move_to);
2260         }
2261
2262         /*
2263          * Splice any skipped folios to the start of the LRU list. Note that
2264          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2265          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2266          * scanning would soon rescan the same folios to skip and waste lots
2267          * of cpu cycles.
2268          */
2269         if (!list_empty(&folios_skipped)) {
2270                 int zid;
2271
2272                 list_splice(&folios_skipped, src);
2273                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2274                         if (!nr_skipped[zid])
2275                                 continue;
2276
2277                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2278                         skipped += nr_skipped[zid];
2279                 }
2280         }
2281         *nr_scanned = total_scan;
2282         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2283                                     total_scan, skipped, nr_taken,
2284                                     sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED, lru);
2285         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2286         return nr_taken;
2287 }
2288
2289 /**
2290  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
2291  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
2292  *
2293  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
2294  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
2295  *
2296  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
2297  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
2298  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
2299  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2300  *
2301  * Context:
2302  *
2303  * (1) Must be called with an elevated refcount on the folio. This is a
2304  *     fundamental difference from isolate_lru_folios() (which is called
2305  *     without a stable reference).
2306  * (2) The lru_lock must not be held.
2307  * (3) Interrupts must be enabled.
2308  *
2309  * Return: 0 if the folio was removed from an LRU list.
2310  * -EBUSY if the folio was not on an LRU list.
2311  */
2312 int folio_isolate_lru(struct folio *folio)
2313 {
2314         int ret = -EBUSY;
2315
2316         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
2317
2318         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
2319                 struct lruvec *lruvec;
2320
2321                 folio_get(folio);
2322                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2323                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
2324                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2325                 ret = 0;
2326         }
2327
2328         return ret;
2329 }
2330
2331 /*
2332  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2333  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2334  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2335  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2336  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2337  */
2338 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2339                 struct scan_control *sc)
2340 {
2341         unsigned long inactive, isolated;
2342         bool too_many;
2343
2344         if (current_is_kswapd())
2345                 return 0;
2346
2347         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2348                 return 0;
2349
2350         if (file) {
2351                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2352                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2353         } else {
2354                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2355                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2356         }
2357
2358         /*
2359          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2360          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2361          * deadlock.
2362          */
2363         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2364                 inactive >>= 3;
2365
2366         too_many = isolated > inactive;
2367
2368         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2369         if (!too_many)
2370                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2371
2372         return too_many;
2373 }
2374
2375 /*
2376  * move_folios_to_lru() moves folios from private @list to appropriate LRU list.
2377  * On return, @list is reused as a list of folios to be freed by the caller.
2378  *
2379  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2380  */
2381 static unsigned int move_folios_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2382                 struct list_head *list)
2383 {
2384         int nr_pages, nr_moved = 0;
2385         LIST_HEAD(folios_to_free);
2386
2387         while (!list_empty(list)) {
2388                 struct folio *folio = lru_to_folio(list);
2389
2390                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
2391                 list_del(&folio->lru);
2392                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2393                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2394                         folio_putback_lru(folio);
2395                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2396                         continue;
2397                 }
2398
2399                 /*
2400                  * The folio_set_lru needs to be kept here for list integrity.
2401                  * Otherwise:
2402                  *   #0 move_folios_to_lru             #1 release_pages
2403                  *   if (!folio_put_testzero())
2404                  *                                    if (folio_put_testzero())
2405                  *                                      !lru //skip lru_lock
2406                  *     folio_set_lru()
2407                  *     list_add(&folio->lru,)
2408                  *                                        list_add(&folio->lru,)
2409                  */
2410                 folio_set_lru(folio);
2411
2412                 if (unlikely(folio_put_testzero(folio))) {
2413                         __folio_clear_lru_flags(folio);
2414
2415                         if (unlikely(folio_test_large(folio))) {
2416                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2417                                 destroy_large_folio(folio);
2418                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2419                         } else
2420                                 list_add(&folio->lru, &folios_to_free);
2421
2422                         continue;
2423                 }
2424
2425                 /*
2426                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2427                  * inhibits memcg migration).
2428                  */
2429                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_matches_lruvec(folio, lruvec), folio);
2430                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
2431                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
2432                 nr_moved += nr_pages;
2433                 if (folio_test_active(folio))
2434                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2435         }
2436
2437         /*
2438          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2439          */
2440         list_splice(&folios_to_free, list);
2441
2442         return nr_moved;
2443 }
2444
2445 /*
2446  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
2447  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
2448  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
2449  */
2450 static int current_may_throttle(void)
2451 {
2452         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
2453 }
2454
2455 /*
2456  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2457  * of reclaimed pages
2458  */
2459 static unsigned long shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan,
2460                 struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2461                 enum lru_list lru)
2462 {
2463         LIST_HEAD(folio_list);
2464         unsigned long nr_scanned;
2465         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2466         unsigned long nr_taken;
2467         struct reclaim_stat stat;
2468         bool file = is_file_lru(lru);
2469         enum vm_event_item item;
2470         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2471         bool stalled = false;
2472
2473         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2474                 if (stalled)
2475                         return 0;
2476
2477                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2478                 stalled = true;
2479                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2480
2481                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2482                 if (fatal_signal_pending(current))
2483                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2484         }
2485
2486         lru_add_drain();
2487
2488         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2489
2490         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &folio_list,
2491                                      &nr_scanned, sc, lru);
2492
2493         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2494         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
2495         if (!cgroup_reclaim(sc))
2496                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2497         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2498         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2499
2500         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2501
2502         if (nr_taken == 0)
2503                 return 0;
2504
2505         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&folio_list, pgdat, sc, &stat, false);
2506
2507         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2508         move_folios_to_lru(lruvec, &folio_list);
2509
2510         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2511         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
2512         if (!cgroup_reclaim(sc))
2513                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2514         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2515         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2516         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2517
2518         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout, nr_scanned - nr_reclaimed);
2519         mem_cgroup_uncharge_list(&folio_list);
2520         free_unref_page_list(&folio_list);
2521
2522         /*
2523          * If dirty folios are scanned that are not queued for IO, it
2524          * implies that flushers are not doing their job. This can
2525          * happen when memory pressure pushes dirty folios to the end of
2526          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2527          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2528          * dirty folios grows not through writes but through memory
2529          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2530          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2531          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2532          */
2533         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
2534                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2535                 /*
2536                  * For cgroupv1 dirty throttling is achieved by waking up
2537                  * the kernel flusher here and later waiting on folios
2538                  * which are in writeback to finish (see shrink_folio_list()).
2539                  *
2540                  * Flusher may not be able to issue writeback quickly
2541                  * enough for cgroupv1 writeback throttling to work
2542                  * on a large system.
2543                  */
2544                 if (!writeback_throttling_sane(sc))
2545                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
2546         }
2547
2548         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2549         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2550         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2551         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2552         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2553         sc->nr.taken += nr_taken;
2554         if (file)
2555                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2556
2557         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2558                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2559         return nr_reclaimed;
2560 }
2561
2562 /*
2563  * shrink_active_list() moves folios from the active LRU to the inactive LRU.
2564  *
2565  * We move them the other way if the folio is referenced by one or more
2566  * processes.
2567  *
2568  * If the folios are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2569  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2570  * the folios are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2571  * we should drop lru_lock around each folio.  It's impossible to balance
2572  * this, so instead we remove the folios from the LRU while processing them.
2573  * It is safe to rely on the active flag against the non-LRU folios in here
2574  * because nobody will play with that bit on a non-LRU folio.
2575  *
2576  * The downside is that we have to touch folio->_refcount against each folio.
2577  * But we had to alter folio->flags anyway.
2578  */
2579 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2580                                struct lruvec *lruvec,
2581                                struct scan_control *sc,
2582                                enum lru_list lru)
2583 {
2584         unsigned long nr_taken;
2585         unsigned long nr_scanned;
2586         unsigned long vm_flags;
2587         LIST_HEAD(l_hold);      /* The folios which were snipped off */
2588         LIST_HEAD(l_active);
2589         LIST_HEAD(l_inactive);
2590         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2591         unsigned nr_rotated = 0;
2592         int file = is_file_lru(lru);
2593         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2594
2595         lru_add_drain();
2596
2597         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2598
2599         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2600                                      &nr_scanned, sc, lru);
2601
2602         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2603
2604         if (!cgroup_reclaim(sc))
2605                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2606         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2607
2608         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2609
2610         while (!list_empty(&l_hold)) {
2611                 struct folio *folio;
2612
2613                 cond_resched();
2614                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2615                 list_del(&folio->lru);
2616
2617                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2618                         folio_putback_lru(folio);
2619                         continue;
2620                 }
2621
2622                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2623                         if (folio_test_private(folio) && folio_trylock(folio)) {
2624                                 if (folio_test_private(folio))
2625                                         filemap_release_folio(folio, 0);
2626                                 folio_unlock(folio);
2627                         }
2628                 }
2629
2630                 /* Referenced or rmap lock contention: rotate */
2631                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2632                                      &vm_flags) != 0) {
2633                         /*
2634                          * Identify referenced, file-backed active folios and
2635                          * give them one more trip around the active list. So
2636                          * that executable code get better chances to stay in
2637                          * memory under moderate memory pressure.  Anon folios
2638                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2639                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC folios,
2640                          * so we ignore them here.
2641                          */
2642                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio)) {
2643                                 nr_rotated += folio_nr_pages(folio);
2644                                 list_add(&folio->lru, &l_active);
2645                                 continue;
2646                         }
2647                 }
2648
2649                 folio_clear_active(folio);      /* we are de-activating */
2650                 folio_set_workingset(folio);
2651                 list_add(&folio->lru, &l_inactive);
2652         }
2653
2654         /*
2655          * Move folios back to the lru list.
2656          */
2657         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2658
2659         nr_activate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_active);
2660         nr_deactivate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2661         /* Keep all free folios in l_active list */
2662         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2663
2664         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2665         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2666
2667         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2668         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2669
2670         if (nr_rotated)
2671                 lru_note_cost(lruvec, file, 0, nr_rotated);
2672         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2673         free_unref_page_list(&l_active);
2674         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2675                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2676 }
2677
2678 static unsigned int reclaim_folio_list(struct list_head *folio_list,
2679                                       struct pglist_data *pgdat)
2680 {
2681         struct reclaim_stat dummy_stat;
2682         unsigned int nr_reclaimed;
2683         struct folio *folio;
2684         struct scan_control sc = {
2685                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2686                 .may_writepage = 1,
2687                 .may_unmap = 1,
2688                 .may_swap = 1,
2689                 .no_demotion = 1,
2690         };
2691
2692         nr_reclaimed = shrink_folio_list(folio_list, pgdat, &sc, &dummy_stat, false);
2693         while (!list_empty(folio_list)) {
2694                 folio = lru_to_folio(folio_list);
2695                 list_del(&folio->lru);
2696                 folio_putback_lru(folio);
2697         }
2698
2699         return nr_reclaimed;
2700 }
2701
2702 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list)
2703 {
2704         int nid;
2705         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2706         LIST_HEAD(node_folio_list);
2707         unsigned int noreclaim_flag;
2708
2709         if (list_empty(folio_list))
2710                 return nr_reclaimed;
2711
2712         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2713
2714         nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2715         do {
2716                 struct folio *folio = lru_to_folio(folio_list);
2717
2718                 if (nid == folio_nid(folio)) {
2719                         folio_clear_active(folio);
2720                         list_move(&folio->lru, &node_folio_list);
2721                         continue;
2722                 }
2723
2724                 nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2725                 nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2726         } while (!list_empty(folio_list));
2727
2728         nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2729
2730         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2731
2732         return nr_reclaimed;
2733 }
2734
2735 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2736                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2737 {
2738         if (is_active_lru(lru)) {
2739                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2740                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2741                 else
2742                         sc->skipped_deactivate = 1;
2743                 return 0;
2744         }
2745
2746         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2747 }
2748
2749 /*
2750  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2751  * to do too much work.
2752  *
2753  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2754  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2755  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2756  *
2757  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2758  * folio has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2759  *
2760  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2761  *
2762  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE folios
2763  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2764  * of 3 means 3:1 or 25% of the folios are kept on the inactive list.
2765  *
2766  * total     target    max
2767  * memory    ratio     inactive
2768  * -------------------------------------
2769  *   10MB       1         5MB
2770  *  100MB       1        50MB
2771  *    1GB       3       250MB
2772  *   10GB      10       0.9GB
2773  *  100GB      31         3GB
2774  *    1TB     101        10GB
2775  *   10TB     320        32GB
2776  */
2777 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2778 {
2779         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2780         unsigned long inactive, active;
2781         unsigned long inactive_ratio;
2782         unsigned long gb;
2783
2784         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2785         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2786
2787         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2788         if (gb)
2789                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2790         else
2791                 inactive_ratio = 1;
2792
2793         return inactive * inactive_ratio < active;
2794 }
2795
2796 enum scan_balance {
2797         SCAN_EQUAL,
2798         SCAN_FRACT,
2799         SCAN_ANON,
2800         SCAN_FILE,
2801 };
2802
2803 static void prepare_scan_count(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2804 {
2805         unsigned long file;
2806         struct lruvec *target_lruvec;
2807
2808         if (lru_gen_enabled())
2809                 return;
2810
2811         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2812
2813         /*
2814          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
2815          * lruvec stats for heuristics.
2816          */
2817         mem_cgroup_flush_stats();
2818
2819         /*
2820          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2821          */
2822         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2823         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2824         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2825         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2826
2827         /*
2828          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2829          * and file LRU lists.
2830          */
2831         if (!sc->force_deactivate) {
2832                 unsigned long refaults;
2833
2834                 /*
2835                  * When refaults are being observed, it means a new
2836                  * workingset is being established. Deactivate to get
2837                  * rid of any stale active pages quickly.
2838                  */
2839                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2840                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2841                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] ||
2842                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2843                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2844                 else
2845                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2846
2847                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2848                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2849                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] ||
2850                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2851                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2852                 else
2853                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2854         } else
2855                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2856
2857         /*
2858          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2859          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2860          * anonymous pages.
2861          */
2862         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2863         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2864                 sc->cache_trim_mode = 1;
2865         else
2866                 sc->cache_trim_mode = 0;
2867
2868         /*
2869          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2870          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2871          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2872          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2873          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2874          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2875          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2876          */
2877         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2878                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2879                 unsigned long free, anon;
2880                 int z;
2881
2882                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2883                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2884                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2885
2886                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2887                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2888
2889                         if (!managed_zone(zone))
2890                                 continue;
2891
2892                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2893                 }
2894
2895                 /*
2896                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2897                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2898                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2899                  */
2900                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2901
2902                 sc->file_is_tiny =
2903                         file + free <= total_high_wmark &&
2904                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2905                         anon >> sc->priority;
2906         }
2907 }
2908
2909 /*
2910  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2911  * scanned.
2912  *
2913  * nr[0] = anon inactive folios to scan; nr[1] = anon active folios to scan
2914  * nr[2] = file inactive folios to scan; nr[3] = file active folios to scan
2915  */
2916 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2917                            unsigned long *nr)
2918 {
2919         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2920         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2921         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2922         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2923         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2924         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2925         enum scan_balance scan_balance;
2926         unsigned long ap, fp;
2927         enum lru_list lru;
2928
2929         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon folios. */
2930         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2931                 scan_balance = SCAN_FILE;
2932                 goto out;
2933         }
2934
2935         /*
2936          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2937          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2938          * disable swapping for individual groups completely when
2939          * using the memory controller's swap limit feature would be
2940          * too expensive.
2941          */
2942         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2943                 scan_balance = SCAN_FILE;
2944                 goto out;
2945         }
2946
2947         /*
2948          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2949          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2950          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2951          */
2952         if (!sc->priority && swappiness) {
2953                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2954                 goto out;
2955         }
2956
2957         /*
2958          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2959          */
2960         if (sc->file_is_tiny) {
2961                 scan_balance = SCAN_ANON;
2962                 goto out;
2963         }
2964
2965         /*
2966          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2967          * anything from the anonymous working right now.
2968          */
2969         if (sc->cache_trim_mode) {
2970                 scan_balance = SCAN_FILE;
2971                 goto out;
2972         }
2973
2974         scan_balance = SCAN_FRACT;
2975         /*
2976          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2977          *
2978          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2979          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2980          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2981          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2982          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2983          *
2984          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2985          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2986          * applied, before swappiness.
2987          *
2988          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2989          */
2990         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2991         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2992         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2993         total_cost = anon_cost + file_cost;
2994
2995         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2996         ap /= anon_cost + 1;
2997
2998         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2999         fp /= file_cost + 1;
3000
3001         fraction[0] = ap;
3002         fraction[1] = fp;
3003         denominator = ap + fp;
3004 out:
3005         for_each_evictable_lru(lru) {
3006                 int file = is_file_lru(lru);
3007                 unsigned long lruvec_size;
3008                 unsigned long low, min;
3009                 unsigned long scan;
3010
3011                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
3012                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
3013                                       &min, &low);
3014
3015                 if (min || low) {
3016                         /*
3017                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
3018                          * its current usage to its memory.low or memory.min
3019                          * setting.
3020                          *
3021                          * This is important, as otherwise scanning aggression
3022                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
3023                          * approach the memory protection threshold, to totally
3024                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
3025                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
3026                          * also means we simply get no protection at all if we
3027                          * set it too low, which is not ideal.
3028                          *
3029                          * If there is any protection in place, we reduce scan
3030                          * pressure by how much of the total memory used is
3031                          * within protection thresholds.
3032                          *
3033                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
3034                          * we skip over all groups that are within their low
3035                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
3036                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
3037                          * the best-effort low protection. However, we still
3038                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
3039                          * that case instead of simply punishing them all
3040                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
3041                          * memory they are using, reducing the scan pressure
3042                          * again by how much of the total memory used is under
3043                          * hard protection.
3044                          */
3045                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
3046                         unsigned long protection;
3047
3048                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
3049                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
3050                                 protection = low;
3051                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3052                         } else {
3053                                 protection = min;
3054                         }
3055
3056                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
3057                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
3058
3059                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
3060                                 (cgroup_size + 1);
3061
3062                         /*
3063                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
3064                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
3065                          * sc->priority further than desirable.
3066                          */
3067                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
3068                 } else {
3069                         scan = lruvec_size;
3070                 }
3071
3072                 scan >>= sc->priority;
3073
3074                 /*
3075                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
3076                  * scrape out the remaining cache.
3077                  */
3078                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
3079                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
3080
3081                 switch (scan_balance) {
3082                 case SCAN_EQUAL:
3083                         /* Scan lists relative to size */
3084                         break;
3085                 case SCAN_FRACT:
3086                         /*
3087                          * Scan types proportional to swappiness and
3088                          * their relative recent reclaim efficiency.
3089                          * Make sure we don't miss the last page on
3090                          * the offlined memory cgroups because of a
3091                          * round-off error.
3092                          */
3093                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
3094                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
3095                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
3096                                                   denominator);
3097                         break;
3098                 case SCAN_FILE:
3099                 case SCAN_ANON:
3100                         /* Scan one type exclusively */
3101                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
3102                                 scan = 0;
3103                         break;
3104                 default:
3105                         /* Look ma, no brain */
3106                         BUG();
3107                 }
3108
3109                 nr[lru] = scan;
3110         }
3111 }
3112
3113 /*
3114  * Anonymous LRU management is a waste if there is
3115  * ultimately no way to reclaim the memory.
3116  */
3117 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
3118                                struct scan_control *sc)
3119 {
3120         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
3121         if (total_swap_pages > 0)
3122                 return true;
3123
3124         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
3125         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
3126 }
3127
3128 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
3129
3130 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
3131 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_TRUE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
3132 #define get_cap(cap)    static_branch_likely(&lru_gen_caps[cap])
3133 #else
3134 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_FALSE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
3135 #define get_cap(cap)    static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[cap])
3136 #endif
3137
3138 /******************************************************************************
3139  *                          shorthand helpers
3140  ******************************************************************************/
3141
3142 #define LRU_REFS_FLAGS  (BIT(PG_referenced) | BIT(PG_workingset))
3143
3144 #define DEFINE_MAX_SEQ(lruvec)                                          \
3145         unsigned long max_seq = READ_ONCE((lruvec)->lrugen.max_seq)
3146
3147 #define DEFINE_MIN_SEQ(lruvec)                                          \
3148         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE] = {                        \
3149                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_ANON]),      \
3150                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_FILE]),      \
3151         }
3152
3153 #define for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)                         \
3154         for ((gen) = 0; (gen) < MAX_NR_GENS; (gen)++)                   \
3155                 for ((type) = 0; (type) < ANON_AND_FILE; (type)++)      \
3156                         for ((zone) = 0; (zone) < MAX_NR_ZONES; (zone)++)
3157
3158 static struct lruvec *get_lruvec(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
3159 {
3160         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
3161
3162 #ifdef CONFIG_MEMCG
3163         if (memcg) {
3164                 struct lruvec *lruvec = &memcg->nodeinfo[nid]->lruvec;
3165
3166                 /* for hotadd_new_pgdat() */
3167                 if (!lruvec->pgdat)
3168                         lruvec->pgdat = pgdat;
3169
3170                 return lruvec;
3171         }
3172 #endif
3173         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
3174
3175         return pgdat ? &pgdat->__lruvec : NULL;
3176 }
3177
3178 static int get_swappiness(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
3179 {
3180         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3181         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
3182
3183         if (!can_demote(pgdat->node_id, sc) &&
3184             mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) < MIN_LRU_BATCH)
3185                 return 0;
3186
3187         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
3188 }
3189
3190 static int get_nr_gens(struct lruvec *lruvec, int type)
3191 {
3192         return lruvec->lrugen.max_seq - lruvec->lrugen.min_seq[type] + 1;
3193 }
3194
3195 static bool __maybe_unused seq_is_valid(struct lruvec *lruvec)
3196 {
3197         /* see the comment on lru_gen_struct */
3198         return get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) >= MIN_NR_GENS &&
3199                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) <= get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) &&
3200                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) <= MAX_NR_GENS;
3201 }
3202
3203 /******************************************************************************
3204  *                          mm_struct list
3205  ******************************************************************************/
3206
3207 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
3208 {
3209         static struct lru_gen_mm_list mm_list = {
3210                 .fifo = LIST_HEAD_INIT(mm_list.fifo),
3211                 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mm_list.lock),
3212         };
3213
3214 #ifdef CONFIG_MEMCG
3215         if (memcg)
3216                 return &memcg->mm_list;
3217 #endif
3218         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
3219
3220         return &mm_list;
3221 }
3222
3223 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
3224 {
3225         int nid;
3226         struct mem_cgroup *memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
3227         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3228
3229         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mm->lru_gen.list));
3230 #ifdef CONFIG_MEMCG
3231         VM_WARN_ON_ONCE(mm->lru_gen.memcg);
3232         mm->lru_gen.memcg = memcg;
3233 #endif
3234         spin_lock(&mm_list->lock);
3235
3236         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3237                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
3238
3239                 if (!lruvec)
3240                         continue;
3241
3242                 /* the first addition since the last iteration */
3243                 if (lruvec->mm_state.tail == &mm_list->fifo)
3244                         lruvec->mm_state.tail = &mm->lru_gen.list;
3245         }
3246
3247         list_add_tail(&mm->lru_gen.list, &mm_list->fifo);
3248
3249         spin_unlock(&mm_list->lock);
3250 }
3251
3252 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
3253 {
3254         int nid;
3255         struct lru_gen_mm_list *mm_list;
3256         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3257
3258         if (list_empty(&mm->lru_gen.list))
3259                 return;
3260
3261 #ifdef CONFIG_MEMCG
3262         memcg = mm->lru_gen.memcg;
3263 #endif
3264         mm_list = get_mm_list(memcg);
3265
3266         spin_lock(&mm_list->lock);
3267
3268         for_each_node(nid) {
3269                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
3270
3271                 if (!lruvec)
3272                         continue;
3273
3274                 /* where the last iteration ended (exclusive) */
3275                 if (lruvec->mm_state.tail == &mm->lru_gen.list)
3276                         lruvec->mm_state.tail = lruvec->mm_state.tail->next;
3277
3278                 /* where the current iteration continues (inclusive) */
3279                 if (lruvec->mm_state.head != &mm->lru_gen.list)
3280                         continue;
3281
3282                 lruvec->mm_state.head = lruvec->mm_state.head->next;
3283                 /* the deletion ends the current iteration */
3284                 if (lruvec->mm_state.head == &mm_list->fifo)
3285                         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.seq, lruvec->mm_state.seq + 1);
3286         }
3287
3288         list_del_init(&mm->lru_gen.list);
3289
3290         spin_unlock(&mm_list->lock);
3291
3292 #ifdef CONFIG_MEMCG
3293         mem_cgroup_put(mm->lru_gen.memcg);
3294         mm->lru_gen.memcg = NULL;
3295 #endif
3296 }
3297
3298 #ifdef CONFIG_MEMCG
3299 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
3300 {
3301         struct mem_cgroup *memcg;
3302         struct task_struct *task = rcu_dereference_protected(mm->owner, true);
3303
3304         VM_WARN_ON_ONCE(task->mm != mm);
3305         lockdep_assert_held(&task->alloc_lock);
3306
3307         /* for mm_update_next_owner() */
3308         if (mem_cgroup_disabled())
3309                 return;
3310
3311         rcu_read_lock();
3312         memcg = mem_cgroup_from_task(task);
3313         rcu_read_unlock();
3314         if (memcg == mm->lru_gen.memcg)
3315                 return;
3316
3317         VM_WARN_ON_ONCE(!mm->lru_gen.memcg);
3318         VM_WARN_ON_ONCE(list_empty(&mm->lru_gen.list));
3319
3320         lru_gen_del_mm(mm);
3321         lru_gen_add_mm(mm);
3322 }
3323 #endif
3324
3325 /*
3326  * Bloom filters with m=1<<15, k=2 and the false positive rates of ~1/5 when
3327  * n=10,000 and ~1/2 when n=20,000, where, conventionally, m is the number of
3328  * bits in a bitmap, k is the number of hash functions and n is the number of
3329  * inserted items.
3330  *
3331  * Page table walkers use one of the two filters to reduce their search space.
3332  * To get rid of non-leaf entries that no longer have enough leaf entries, the
3333  * aging uses the double-buffering technique to flip to the other filter each
3334  * time it produces a new generation. For non-leaf entries that have enough
3335  * leaf entries, the aging carries them over to the next generation in
3336  * walk_pmd_range(); the eviction also report them when walking the rmap
3337  * in lru_gen_look_around().
3338  *
3339  * For future optimizations:
3340  * 1. It's not necessary to keep both filters all the time. The spare one can be
3341  *    freed after the RCU grace period and reallocated if needed again.
3342  * 2. And when reallocating, it's worth scaling its size according to the number
3343  *    of inserted entries in the other filter, to reduce the memory overhead on
3344  *    small systems and false positives on large systems.
3345  * 3. Jenkins' hash function is an alternative to Knuth's.
3346  */
3347 #define BLOOM_FILTER_SHIFT      15
3348
3349 static inline int filter_gen_from_seq(unsigned long seq)
3350 {
3351         return seq % NR_BLOOM_FILTERS;
3352 }
3353
3354 static void get_item_key(void *item, int *key)
3355 {
3356         u32 hash = hash_ptr(item, BLOOM_FILTER_SHIFT * 2);
3357
3358         BUILD_BUG_ON(BLOOM_FILTER_SHIFT * 2 > BITS_PER_TYPE(u32));
3359
3360         key[0] = hash & (BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT) - 1);
3361         key[1] = hash >> BLOOM_FILTER_SHIFT;
3362 }
3363
3364 static void reset_bloom_filter(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq)
3365 {
3366         unsigned long *filter;
3367         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
3368
3369         filter = lruvec->mm_state.filters[gen];
3370         if (filter) {
3371                 bitmap_clear(filter, 0, BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT));
3372                 return;
3373         }
3374
3375         filter = bitmap_zalloc(BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT),
3376                                __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
3377         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.filters[gen], filter);
3378 }
3379
3380 static void update_bloom_filter(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, void *item)
3381 {
3382         int key[2];
3383         unsigned long *filter;
3384         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
3385
3386         filter = READ_ONCE(lruvec->mm_state.filters[gen]);
3387         if (!filter)
3388                 return;
3389
3390         get_item_key(item, key);
3391
3392         if (!test_bit(key[0], filter))
3393                 set_bit(key[0], filter);
3394         if (!test_bit(key[1], filter))
3395                 set_bit(key[1], filter);
3396 }
3397
3398 static bool test_bloom_filter(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, void *item)
3399 {
3400         int key[2];
3401         unsigned long *filter;
3402         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
3403
3404         filter = READ_ONCE(lruvec->mm_state.filters[gen]);
3405         if (!filter)
3406                 return true;
3407
3408         get_item_key(item, key);
3409
3410         return test_bit(key[0], filter) && test_bit(key[1], filter);
3411 }
3412
3413 static void reset_mm_stats(struct lruvec *lruvec, struct lru_gen_mm_walk *walk, bool last)
3414 {
3415         int i;
3416         int hist;
3417
3418         lockdep_assert_held(&get_mm_list(lruvec_memcg(lruvec))->lock);
3419
3420         if (walk) {
3421                 hist = lru_hist_from_seq(walk->max_seq);
3422
3423                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
3424                         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i],
3425                                    lruvec->mm_state.stats[hist][i] + walk->mm_stats[i]);
3426                         walk->mm_stats[i] = 0;
3427                 }
3428         }
3429
3430         if (NR_HIST_GENS > 1 && last) {
3431                 hist = lru_hist_from_seq(lruvec->mm_state.seq + 1);
3432
3433                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++)
3434                         WRITE_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i], 0);
3435         }
3436 }
3437
3438 static bool should_skip_mm(struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3439 {
3440         int type;
3441         unsigned long size = 0;
3442         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3443         int key = pgdat->node_id % BITS_PER_TYPE(mm->lru_gen.bitmap);
3444
3445         if (!walk->force_scan && !test_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap))
3446                 return true;
3447
3448         clear_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap);
3449
3450         for (type = !walk->can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3451                 size += type ? get_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES) :
3452                                get_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES) +
3453                                get_mm_counter(mm, MM_SHMEMPAGES);
3454         }
3455
3456         if (size < MIN_LRU_BATCH)
3457                 return true;
3458
3459         return !mmget_not_zero(mm);
3460 }
3461
3462 static bool iterate_mm_list(struct lruvec *lruvec, struct lru_gen_mm_walk *walk,
3463                             struct mm_struct **iter)
3464 {
3465         bool first = false;
3466         bool last = true;
3467         struct mm_struct *mm = NULL;
3468         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3469         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3470         struct lru_gen_mm_state *mm_state = &lruvec->mm_state;
3471
3472         /*
3473          * There are four interesting cases for this page table walker:
3474          * 1. It tries to start a new iteration of mm_list with a stale max_seq;
3475          *    there is nothing left to do.
3476          * 2. It's the first of the current generation, and it needs to reset
3477          *    the Bloom filter for the next generation.
3478          * 3. It reaches the end of mm_list, and it needs to increment
3479          *    mm_state->seq; the iteration is done.
3480          * 4. It's the last of the current generation, and it needs to reset the
3481          *    mm stats counters for the next generation.
3482          */
3483         spin_lock(&mm_list->lock);
3484
3485         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < walk->max_seq);
3486         VM_WARN_ON_ONCE(*iter && mm_state->seq > walk->max_seq);
3487         VM_WARN_ON_ONCE(*iter && !mm_state->nr_walkers);
3488
3489         if (walk->max_seq <= mm_state->seq) {
3490                 if (!*iter)
3491                         last = false;
3492                 goto done;
3493         }
3494
3495         if (!mm_state->nr_walkers) {
3496                 VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->head && mm_state->head != &mm_list->fifo);
3497
3498                 mm_state->head = mm_list->fifo.next;
3499                 first = true;
3500         }
3501
3502         while (!mm && mm_state->head != &mm_list->fifo) {
3503                 mm = list_entry(mm_state->head, struct mm_struct, lru_gen.list);
3504
3505                 mm_state->head = mm_state->head->next;
3506
3507                 /* force scan for those added after the last iteration */
3508                 if (!mm_state->tail || mm_state->tail == &mm->lru_gen.list) {
3509                         mm_state->tail = mm_state->head;
3510                         walk->force_scan = true;
3511                 }
3512
3513                 if (should_skip_mm(mm, walk))
3514                         mm = NULL;
3515         }
3516
3517         if (mm_state->head == &mm_list->fifo)
3518                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3519 done:
3520         if (*iter && !mm)
3521                 mm_state->nr_walkers--;
3522         if (!*iter && mm)
3523                 mm_state->nr_walkers++;
3524
3525         if (mm_state->nr_walkers)
3526                 last = false;
3527
3528         if (*iter || last)
3529                 reset_mm_stats(lruvec, walk, last);
3530
3531         spin_unlock(&mm_list->lock);
3532
3533         if (mm && first)
3534                 reset_bloom_filter(lruvec, walk->max_seq + 1);
3535
3536         if (*iter)
3537                 mmput_async(*iter);
3538
3539         *iter = mm;
3540
3541         return last;
3542 }
3543
3544 static bool iterate_mm_list_nowalk(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq)
3545 {
3546         bool success = false;
3547         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3548         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3549         struct lru_gen_mm_state *mm_state = &lruvec->mm_state;
3550
3551         spin_lock(&mm_list->lock);
3552
3553         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < max_seq);
3554
3555         if (max_seq > mm_state->seq && !mm_state->nr_walkers) {
3556                 VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->head && mm_state->head != &mm_list->fifo);
3557
3558                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3559                 reset_mm_stats(lruvec, NULL, true);
3560                 success = true;
3561         }
3562
3563         spin_unlock(&mm_list->lock);
3564
3565         return success;
3566 }
3567
3568 /******************************************************************************
3569  *                          refault feedback loop
3570  ******************************************************************************/
3571
3572 /*
3573  * A feedback loop based on Proportional-Integral-Derivative (PID) controller.
3574  *
3575  * The P term is refaulted/(evicted+protected) from a tier in the generation
3576  * currently being evicted; the I term is the exponential moving average of the
3577  * P term over the generations previously evicted, using the smoothing factor
3578  * 1/2; the D term isn't supported.
3579  *
3580  * The setpoint (SP) is always the first tier of one type; the process variable
3581  * (PV) is either any tier of the other type or any other tier of the same
3582  * type.
3583  *
3584  * The error is the difference between the SP and the PV; the correction is to
3585  * turn off protection when SP>PV or turn on protection when SP<PV.
3586  *
3587  * For future optimizations:
3588  * 1. The D term may discount the other two terms over time so that long-lived
3589  *    generations can resist stale information.
3590  */
3591 struct ctrl_pos {
3592         unsigned long refaulted;
3593         unsigned long total;
3594         int gain;
3595 };
3596
3597 static void read_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, int tier, int gain,
3598                           struct ctrl_pos *pos)
3599 {
3600         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3601         int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3602
3603         pos->refaulted = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3604                          atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3605         pos->total = lrugen->avg_total[type][tier] +
3606                      atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3607         if (tier)
3608                 pos->total += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3609         pos->gain = gain;
3610 }
3611
3612 static void reset_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, bool carryover)
3613 {
3614         int hist, tier;
3615         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3616         bool clear = carryover ? NR_HIST_GENS == 1 : NR_HIST_GENS > 1;
3617         unsigned long seq = carryover ? lrugen->min_seq[type] : lrugen->max_seq + 1;
3618
3619         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
3620
3621         if (!carryover && !clear)
3622                 return;
3623
3624         hist = lru_hist_from_seq(seq);
3625
3626         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
3627                 if (carryover) {
3628                         unsigned long sum;
3629
3630                         sum = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3631                               atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3632                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier], sum / 2);
3633
3634                         sum = lrugen->avg_total[type][tier] +
3635                               atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3636                         if (tier)
3637                                 sum += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3638                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier], sum / 2);
3639                 }
3640
3641                 if (clear) {
3642                         atomic_long_set(&lrugen->refaulted[hist][type][tier], 0);
3643                         atomic_long_set(&lrugen->evicted[hist][type][tier], 0);
3644                         if (tier)
3645                                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1], 0);
3646                 }
3647         }
3648 }
3649
3650 static bool positive_ctrl_err(struct ctrl_pos *sp, struct ctrl_pos *pv)
3651 {
3652         /*
3653          * Return true if the PV has a limited number of refaults or a lower
3654          * refaulted/total than the SP.
3655          */
3656         return pv->refaulted < MIN_LRU_BATCH ||
3657                pv->refaulted * (sp->total + MIN_LRU_BATCH) * sp->gain <=
3658                (sp->refaulted + 1) * pv->total * pv->gain;
3659 }
3660
3661 /******************************************************************************
3662  *                          the aging
3663  ******************************************************************************/
3664
3665 /* promote pages accessed through page tables */
3666 static int folio_update_gen(struct folio *folio, int gen)
3667 {
3668         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3669
3670         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
3671         VM_WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
3672
3673         do {
3674                 /* lru_gen_del_folio() has isolated this page? */
3675                 if (!(old_flags & LRU_GEN_MASK)) {
3676                         /* for shrink_folio_list() */
3677                         new_flags = old_flags | BIT(PG_referenced);
3678                         continue;
3679                 }
3680
3681                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3682                 new_flags |= (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3683         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3684
3685         return ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3686 }
3687
3688 /* protect pages accessed multiple times through file descriptors */
3689 static int folio_inc_gen(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
3690 {
3691         int type = folio_is_file_lru(folio);
3692         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3693         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3694         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3695
3696         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!(old_flags & LRU_GEN_MASK), folio);
3697
3698         do {
3699                 new_gen = ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3700                 /* folio_update_gen() has promoted this page? */
3701                 if (new_gen >= 0 && new_gen != old_gen)
3702                         return new_gen;
3703
3704                 new_gen = (old_gen + 1) % MAX_NR_GENS;
3705
3706                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3707                 new_flags |= (new_gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3708                 /* for folio_end_writeback() */
3709                 if (reclaiming)
3710                         new_flags |= BIT(PG_reclaim);
3711         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3712
3713         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
3714
3715         return new_gen;
3716 }
3717
3718 static void update_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct folio *folio,
3719                               int old_gen, int new_gen)
3720 {
3721         int type = folio_is_file_lru(folio);
3722         int zone = folio_zonenum(folio);
3723         int delta = folio_nr_pages(folio);
3724
3725         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen >= MAX_NR_GENS);
3726         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen >= MAX_NR_GENS);
3727
3728         walk->batched++;
3729
3730         walk->nr_pages[old_gen][type][zone] -= delta;
3731         walk->nr_pages[new_gen][type][zone] += delta;
3732 }
3733
3734 static void reset_batch_size(struct lruvec *lruvec, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3735 {
3736         int gen, type, zone;
3737         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
3738
3739         walk->batched = 0;
3740
3741         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
3742                 enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3743                 int delta = walk->nr_pages[gen][type][zone];
3744
3745                 if (!delta)
3746                         continue;
3747
3748                 walk->nr_pages[gen][type][zone] = 0;
3749                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone],
3750                            lrugen->nr_pages[gen][type][zone] + delta);
3751
3752                 if (lru_gen_is_active(lruvec, gen))
3753                         lru += LRU_ACTIVE;
3754                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3755         }
3756 }
3757
3758 static int should_skip_vma(unsigned long start, unsigned long end, struct mm_walk *args)
3759 {
3760         struct address_space *mapping;
3761         struct vm_area_struct *vma = args->vma;
3762         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3763
3764         if (!vma_is_accessible(vma))
3765                 return true;
3766
3767         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
3768                 return true;
3769
3770         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL | VM_SEQ_READ | VM_RAND_READ))
3771                 return true;
3772
3773         if (vma == get_gate_vma(vma->vm_mm))
3774                 return true;
3775
3776         if (vma_is_anonymous(vma))
3777                 return !walk->can_swap;
3778
3779         if (WARN_ON_ONCE(!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping))
3780                 return true;
3781
3782         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3783         if (mapping_unevictable(mapping))
3784                 return true;
3785
3786         if (shmem_mapping(mapping))
3787                 return !walk->can_swap;
3788
3789         /* to exclude special mappings like dax, etc. */
3790         return !mapping->a_ops->read_folio;
3791 }
3792
3793 /*
3794  * Some userspace memory allocators map many single-page VMAs. Instead of
3795  * returning back to the PGD table for each of such VMAs, finish an entire PMD
3796  * table to reduce zigzags and improve cache performance.
3797  */
3798 static bool get_next_vma(unsigned long mask, unsigned long size, struct mm_walk *args,
3799                          unsigned long *vm_start, unsigned long *vm_end)
3800 {
3801         unsigned long start = round_up(*vm_end, size);
3802         unsigned long end = (start | ~mask) + 1;
3803         VMA_ITERATOR(vmi, args->mm, start);
3804
3805         VM_WARN_ON_ONCE(mask & size);
3806         VM_WARN_ON_ONCE((start & mask) != (*vm_start & mask));
3807
3808         for_each_vma(vmi, args->vma) {
3809                 if (end && end <= args->vma->vm_start)
3810                         return false;
3811
3812                 if (should_skip_vma(args->vma->vm_start, args->vma->vm_end, args))
3813                         continue;
3814
3815                 *vm_start = max(start, args->vma->vm_start);
3816                 *vm_end = min(end - 1, args->vma->vm_end - 1) + 1;
3817
3818                 return true;
3819         }
3820
3821         return false;
3822 }
3823
3824 static unsigned long get_pte_pfn(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3825 {
3826         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
3827
3828         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3829
3830         if (!pte_present(pte) || is_zero_pfn(pfn))
3831                 return -1;
3832
3833         if (WARN_ON_ONCE(pte_devmap(pte) || pte_special(pte)))
3834                 return -1;
3835
3836         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3837                 return -1;
3838
3839         return pfn;
3840 }
3841
3842 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG)
3843 static unsigned long get_pmd_pfn(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3844 {
3845         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
3846
3847         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3848
3849         if (!pmd_present(pmd) || is_huge_zero_pmd(pmd))
3850                 return -1;
3851
3852         if (WARN_ON_ONCE(pmd_devmap(pmd)))
3853                 return -1;
3854
3855         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3856                 return -1;
3857
3858         return pfn;
3859 }
3860 #endif
3861
3862 static struct folio *get_pfn_folio(unsigned long pfn, struct mem_cgroup *memcg,
3863                                    struct pglist_data *pgdat, bool can_swap)
3864 {
3865         struct folio *folio;
3866
3867         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3868         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3869                 return NULL;
3870
3871         folio = pfn_folio(pfn);
3872         if (folio_nid(folio) != pgdat->node_id)
3873                 return NULL;
3874
3875         if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
3876                 return NULL;
3877
3878         /* file VMAs can contain anon pages from COW */
3879         if (!folio_is_file_lru(folio) && !can_swap)
3880                 return NULL;
3881
3882         return folio;
3883 }
3884
3885 static bool suitable_to_scan(int total, int young)
3886 {
3887         int n = clamp_t(int, cache_line_size() / sizeof(pte_t), 2, 8);
3888
3889         /* suitable if the average number of young PTEs per cacheline is >=1 */
3890         return young * n >= total;
3891 }
3892
3893 static bool walk_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end,
3894                            struct mm_walk *args)
3895 {
3896         int i;
3897         pte_t *pte;
3898         spinlock_t *ptl;
3899         unsigned long addr;
3900         int total = 0;
3901         int young = 0;
3902         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3903         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3904         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3905         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(walk->max_seq);
3906
3907         VM_WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd));
3908
3909         ptl = pte_lockptr(args->mm, pmd);
3910         if (!spin_trylock(ptl))
3911                 return false;
3912
3913         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3914
3915         pte = pte_offset_map(pmd, start & PMD_MASK);
3916 restart:
3917         for (i = pte_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
3918                 unsigned long pfn;
3919                 struct folio *folio;
3920
3921                 total++;
3922                 walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3923
3924                 pfn = get_pte_pfn(pte[i], args->vma, addr);
3925                 if (pfn == -1)
3926                         continue;
3927
3928                 if (!pte_young(pte[i])) {
3929                         walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3930                         continue;
3931                 }
3932
3933                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3934                 if (!folio)
3935                         continue;
3936
3937                 if (!ptep_test_and_clear_young(args->vma, addr, pte + i))
3938                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
3939
3940                 young++;
3941                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3942
3943                 if (pte_dirty(pte[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
3944                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3945                       !folio_test_swapcache(folio)))
3946                         folio_mark_dirty(folio);
3947
3948                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3949                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3950                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3951         }
3952
3953         if (i < PTRS_PER_PTE && get_next_vma(PMD_MASK, PAGE_SIZE, args, &start, &end))
3954                 goto restart;
3955
3956         pte_unmap(pte);
3957
3958         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3959         spin_unlock(ptl);
3960
3961         return suitable_to_scan(total, young);
3962 }
3963
3964 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_ARCH_HAS_NONLEAF_PMD_YOUNG)
3965 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long next, struct vm_area_struct *vma,
3966                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *start)
3967 {
3968         int i;
3969         pmd_t *pmd;
3970         spinlock_t *ptl;
3971         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3972         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3973         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3974         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(walk->max_seq);
3975
3976         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3977
3978         /* try to batch at most 1+MIN_LRU_BATCH+1 entries */
3979         if (*start == -1) {
3980                 *start = next;
3981                 return;
3982         }
3983
3984         i = next == -1 ? 0 : pmd_index(next) - pmd_index(*start);
3985         if (i && i <= MIN_LRU_BATCH) {
3986                 __set_bit(i - 1, bitmap);
3987                 return;
3988         }
3989
3990         pmd = pmd_offset(pud, *start);
3991
3992         ptl = pmd_lockptr(args->mm, pmd);
3993         if (!spin_trylock(ptl))
3994                 goto done;
3995
3996         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3997
3998         do {
3999                 unsigned long pfn;
4000                 struct folio *folio;
4001                 unsigned long addr = i ? (*start & PMD_MASK) + i * PMD_SIZE : *start;
4002
4003                 pfn = get_pmd_pfn(pmd[i], vma, addr);
4004                 if (pfn == -1)
4005                         goto next;
4006
4007                 if (!pmd_trans_huge(pmd[i])) {
4008                         if (arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() &&
4009                             get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG))
4010                                 pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i);
4011                         goto next;
4012                 }
4013
4014                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
4015                 if (!folio)
4016                         goto next;
4017
4018                 if (!pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i))
4019                         goto next;
4020
4021                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
4022
4023                 if (pmd_dirty(pmd[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
4024                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4025                       !folio_test_swapcache(folio)))
4026                         folio_mark_dirty(folio);
4027
4028                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4029                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
4030                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4031 next:
4032                 i = i > MIN_LRU_BATCH ? 0 : find_next_bit(bitmap, MIN_LRU_BATCH, i) + 1;
4033         } while (i <= MIN_LRU_BATCH);
4034
4035         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4036         spin_unlock(ptl);
4037 done:
4038         *start = -1;
4039         bitmap_zero(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
4040 }
4041 #else
4042 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long next, struct vm_area_struct *vma,
4043                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *start)
4044 {
4045 }
4046 #endif
4047
4048 static void walk_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end,
4049                            struct mm_walk *args)
4050 {
4051         int i;
4052         pmd_t *pmd;
4053         unsigned long next;
4054         unsigned long addr;
4055         struct vm_area_struct *vma;
4056         unsigned long pos = -1;
4057         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
4058         unsigned long bitmap[BITS_TO_LONGS(MIN_LRU_BATCH)] = {};
4059
4060         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
4061
4062         /*
4063          * Finish an entire PMD in two passes: the first only reaches to PTE
4064          * tables to avoid taking the PMD lock; the second, if necessary, takes
4065          * the PMD lock to clear the accessed bit in PMD entries.
4066          */
4067         pmd = pmd_offset(pud, start & PUD_MASK);
4068 restart:
4069         /* walk_pte_range() may call get_next_vma() */
4070         vma = args->vma;
4071         for (i = pmd_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
4072                 pmd_t val = pmd_read_atomic(pmd + i);
4073
4074                 /* for pmd_read_atomic() */
4075                 barrier();
4076
4077                 next = pmd_addr_end(addr, end);
4078
4079                 if (!pmd_present(val) || is_huge_zero_pmd(val)) {
4080                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
4081                         continue;
4082                 }
4083
4084 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4085                 if (pmd_trans_huge(val)) {
4086                         unsigned long pfn = pmd_pfn(val);
4087                         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
4088
4089                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
4090
4091                         if (!pmd_young(val)) {
4092                                 walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
4093                                 continue;
4094                         }
4095
4096                         /* try to avoid unnecessary memory loads */
4097                         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
4098                                 continue;
4099
4100                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &pos);
4101                         continue;
4102                 }
4103 #endif
4104                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_TOTAL]++;
4105
4106                 if (arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() &&
4107                     get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG)) {
4108                         if (!pmd_young(val))
4109                                 continue;
4110
4111                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &pos);
4112                 }
4113
4114                 if (!walk->force_scan && !test_bloom_filter(walk->lruvec, walk->max_seq, pmd + i))
4115                         continue;
4116
4117                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_FOUND]++;
4118
4119                 if (!walk_pte_range(&val, addr, next, args))
4120                         continue;
4121
4122                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_ADDED]++;
4123
4124                 /* carry over to the next generation */
4125                 update_bloom_filter(walk->lruvec, walk->max_seq + 1, pmd + i);
4126         }
4127
4128         walk_pmd_range_locked(pud, -1, vma, args, bitmap, &pos);
4129
4130         if (i < PTRS_PER_PMD && get_next_vma(PUD_MASK, PMD_SIZE, args, &start, &end))
4131                 goto restart;
4132 }
4133
4134 static int walk_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end,
4135                           struct mm_walk *args)
4136 {
4137         int i;
4138         pud_t *pud;
4139         unsigned long addr;
4140         unsigned long next;
4141         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
4142
4143         VM_WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d));
4144
4145         pud = pud_offset(p4d, start & P4D_MASK);
4146 restart:
4147         for (i = pud_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
4148                 pud_t val = READ_ONCE(pud[i]);
4149
4150                 next = pud_addr_end(addr, end);
4151
4152                 if (!pud_present(val) || WARN_ON_ONCE(pud_leaf(val)))
4153                         continue;
4154
4155                 walk_pmd_range(&val, addr, next, args);
4156
4157                 /* a racy check to curtail the waiting time */
4158                 if (wq_has_sleeper(&walk->lruvec->mm_state.wait))
4159                         return 1;
4160
4161                 if (need_resched() || walk->batched >= MAX_LRU_BATCH) {
4162                         end = (addr | ~PUD_MASK) + 1;
4163                         goto done;
4164                 }
4165         }
4166
4167         if (i < PTRS_PER_PUD && get_next_vma(P4D_MASK, PUD_SIZE, args, &start, &end))
4168                 goto restart;
4169
4170         end = round_up(end, P4D_SIZE);
4171 done:
4172         if (!end || !args->vma)
4173                 return 1;
4174
4175         walk->next_addr = max(end, args->vma->vm_start);
4176
4177         return -EAGAIN;
4178 }
4179
4180 static void walk_mm(struct lruvec *lruvec, struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
4181 {
4182         static const struct mm_walk_ops mm_walk_ops = {
4183                 .test_walk = should_skip_vma,
4184                 .p4d_entry = walk_pud_range,
4185         };
4186
4187         int err;
4188         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4189
4190         walk->next_addr = FIRST_USER_ADDRESS;
4191
4192         do {
4193                 err = -EBUSY;
4194
4195                 /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4196                 if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4197                         break;
4198
4199                 /* the caller might be holding the lock for write */
4200                 if (mmap_read_trylock(mm)) {
4201                         err = walk_page_range(mm, walk->next_addr, ULONG_MAX, &mm_walk_ops, walk);
4202
4203                         mmap_read_unlock(mm);
4204                 }
4205
4206                 mem_cgroup_unlock_pages();
4207
4208                 if (walk->batched) {
4209                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4210                         reset_batch_size(lruvec, walk);
4211                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4212                 }
4213
4214                 cond_resched();
4215         } while (err == -EAGAIN);
4216 }
4217
4218 static struct lru_gen_mm_walk *set_mm_walk(struct pglist_data *pgdat)
4219 {
4220         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4221
4222         if (pgdat && current_is_kswapd()) {
4223                 VM_WARN_ON_ONCE(walk);
4224
4225                 walk = &pgdat->mm_walk;
4226         } else if (!pgdat && !walk) {
4227                 VM_WARN_ON_ONCE(current_is_kswapd());
4228
4229                 walk = kzalloc(sizeof(*walk), __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
4230         }
4231
4232         current->reclaim_state->mm_walk = walk;
4233
4234         return walk;
4235 }
4236
4237 static void clear_mm_walk(void)
4238 {
4239         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4240
4241         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->nr_pages, 0, sizeof(walk->nr_pages)));
4242         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->mm_stats, 0, sizeof(walk->mm_stats)));
4243
4244         current->reclaim_state->mm_walk = NULL;
4245
4246         if (!current_is_kswapd())
4247                 kfree(walk);
4248 }
4249
4250 static bool inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, int type, bool can_swap)
4251 {
4252         int zone;
4253         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4254         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4255         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4256
4257         if (type == LRU_GEN_ANON && !can_swap)
4258                 goto done;
4259
4260         /* prevent cold/hot inversion if force_scan is true */
4261         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
4262                 struct list_head *head = &lrugen->lists[old_gen][type][zone];
4263
4264                 while (!list_empty(head)) {
4265                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4266
4267                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4268                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4269                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4270                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4271
4272                         new_gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4273                         list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->lists[new_gen][type][zone]);
4274
4275                         if (!--remaining)
4276                                 return false;
4277                 }
4278         }
4279 done:
4280         reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
4281         WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], lrugen->min_seq[type] + 1);
4282
4283         return true;
4284 }
4285
4286 static bool try_to_inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap)
4287 {
4288         int gen, type, zone;
4289         bool success = false;
4290         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4291         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4292
4293         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
4294
4295         /* find the oldest populated generation */
4296         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4297                 while (min_seq[type] + MIN_NR_GENS <= lrugen->max_seq) {
4298                         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[type]);
4299
4300                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
4301                                 if (!list_empty(&lrugen->lists[gen][type][zone]))
4302                                         goto next;
4303                         }
4304
4305                         min_seq[type]++;
4306                 }
4307 next:
4308                 ;
4309         }
4310
4311         /* see the comment on lru_gen_struct */
4312         if (can_swap) {
4313                 min_seq[LRU_GEN_ANON] = min(min_seq[LRU_GEN_ANON], min_seq[LRU_GEN_FILE]);
4314                 min_seq[LRU_GEN_FILE] = max(min_seq[LRU_GEN_ANON], lrugen->min_seq[LRU_GEN_FILE]);
4315         }
4316
4317         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4318                 if (min_seq[type] == lrugen->min_seq[type])
4319                         continue;
4320
4321                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
4322                 WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], min_seq[type]);
4323                 success = true;
4324         }
4325
4326         return success;
4327 }
4328
4329 static void inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap, bool force_scan)
4330 {
4331         int prev, next;
4332         int type, zone;
4333         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4334
4335         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4336
4337         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
4338
4339         for (type = ANON_AND_FILE - 1; type >= 0; type--) {
4340                 if (get_nr_gens(lruvec, type) != MAX_NR_GENS)
4341                         continue;
4342
4343                 VM_WARN_ON_ONCE(!force_scan && (type == LRU_GEN_FILE || can_swap));
4344
4345                 while (!inc_min_seq(lruvec, type, can_swap)) {
4346                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4347                         cond_resched();
4348                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4349                 }
4350         }
4351
4352         /*
4353          * Update the active/inactive LRU sizes for compatibility. Both sides of
4354          * the current max_seq need to be covered, since max_seq+1 can overlap
4355          * with min_seq[LRU_GEN_ANON] if swapping is constrained. And if they do
4356          * overlap, cold/hot inversion happens.
4357          */
4358         prev = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq - 1);
4359         next = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq + 1);
4360
4361         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4362                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
4363                         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
4364                         long delta = lrugen->nr_pages[prev][type][zone] -
4365                                      lrugen->nr_pages[next][type][zone];
4366
4367                         if (!delta)
4368                                 continue;
4369
4370                         __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
4371                         __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, -delta);
4372                 }
4373         }
4374
4375         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++)
4376                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, false);
4377
4378         WRITE_ONCE(lrugen->timestamps[next], jiffies);
4379         /* make sure preceding modifications appear */
4380         smp_store_release(&lrugen->max_seq, lrugen->max_seq + 1);
4381
4382         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4383 }
4384
4385 static bool try_to_inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq,
4386                                struct scan_control *sc, bool can_swap, bool force_scan)
4387 {
4388         bool success;
4389         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4390         struct mm_struct *mm = NULL;
4391         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4392
4393         VM_WARN_ON_ONCE(max_seq > READ_ONCE(lrugen->max_seq));
4394
4395         /* see the comment in iterate_mm_list() */
4396         if (max_seq <= READ_ONCE(lruvec->mm_state.seq)) {
4397                 success = false;
4398                 goto done;
4399         }
4400
4401         /*
4402          * If the hardware doesn't automatically set the accessed bit, fallback
4403          * to lru_gen_look_around(), which only clears the accessed bit in a
4404          * handful of PTEs. Spreading the work out over a period of time usually
4405          * is less efficient, but it avoids bursty page faults.
4406          */
4407         if (!force_scan && !(arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK))) {
4408                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, max_seq);
4409                 goto done;
4410         }
4411
4412         walk = set_mm_walk(NULL);
4413         if (!walk) {
4414                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, max_seq);
4415                 goto done;
4416         }
4417
4418         walk->lruvec = lruvec;
4419         walk->max_seq = max_seq;
4420         walk->can_swap = can_swap;
4421         walk->force_scan = force_scan;
4422
4423         do {
4424                 success = iterate_mm_list(lruvec, walk, &mm);
4425                 if (mm)
4426                         walk_mm(lruvec, mm, walk);
4427
4428                 cond_resched();
4429         } while (mm);
4430 done:
4431         if (!success) {
4432                 if (sc->priority <= DEF_PRIORITY - 2)
4433                         wait_event_killable(lruvec->mm_state.wait,
4434                                             max_seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq));
4435
4436                 return max_seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq);
4437         }
4438
4439         VM_WARN_ON_ONCE(max_seq != READ_ONCE(lrugen->max_seq));
4440
4441         inc_max_seq(lruvec, can_swap, force_scan);
4442         /* either this sees any waiters or they will see updated max_seq */
4443         if (wq_has_sleeper(&lruvec->mm_state.wait))
4444                 wake_up_all(&lruvec->mm_state.wait);
4445
4446         return true;
4447 }
4448
4449 static bool should_run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
4450                              struct scan_control *sc, bool can_swap, unsigned long *nr_to_scan)
4451 {
4452         int gen, type, zone;
4453         unsigned long old = 0;
4454         unsigned long young = 0;
4455         unsigned long total = 0;
4456         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4457         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4458
4459         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4460                 unsigned long seq;
4461
4462                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
4463                         unsigned long size = 0;
4464
4465                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
4466
4467                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
4468                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
4469
4470                         total += size;
4471                         if (seq == max_seq)
4472                                 young += size;
4473                         else if (seq + MIN_NR_GENS == max_seq)
4474                                 old += size;
4475                 }
4476         }
4477
4478         /* try to scrape all its memory if this memcg was deleted */
4479         *nr_to_scan = mem_cgroup_online(memcg) ? (total >> sc->priority) : total;
4480
4481         /*
4482          * The aging tries to be lazy to reduce the overhead, while the eviction
4483          * stalls when the number of generations reaches MIN_NR_GENS. Hence, the
4484          * ideal number of generations is MIN_NR_GENS+1.
4485          */
4486         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS > max_seq)
4487                 return true;
4488         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS < max_seq)
4489                 return false;
4490
4491         /*
4492          * It's also ideal to spread pages out evenly, i.e., 1/(MIN_NR_GENS+1)
4493          * of the total number of pages for each generation. A reasonable range
4494          * for this average portion is [1/MIN_NR_GENS, 1/(MIN_NR_GENS+2)]. The
4495          * aging cares about the upper bound of hot pages, while the eviction
4496          * cares about the lower bound of cold pages.
4497          */
4498         if (young * MIN_NR_GENS > total)
4499                 return true;
4500         if (old * (MIN_NR_GENS + 2) < total)
4501                 return true;
4502
4503         return false;
4504 }
4505
4506 static bool age_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, unsigned long min_ttl)
4507 {
4508         bool need_aging;
4509         unsigned long nr_to_scan;
4510         int swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
4511         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4512         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4513         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4514
4515         VM_WARN_ON_ONCE(sc->memcg_low_reclaim);
4516
4517         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
4518
4519         if (mem_cgroup_below_min(memcg))
4520                 return false;
4521
4522         need_aging = should_run_aging(lruvec, max_seq, min_seq, sc, swappiness, &nr_to_scan);
4523
4524         if (min_ttl) {
4525                 int gen = lru_gen_from_seq(min_seq[LRU_GEN_FILE]);
4526                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
4527
4528                 if (time_is_after_jiffies(birth + min_ttl))
4529                         return false;
4530
4531                 /* the size is likely too small to be helpful */
4532                 if (!nr_to_scan && sc->priority != DEF_PRIORITY)
4533                         return false;
4534         }
4535
4536         if (need_aging)
4537                 try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, sc, swappiness, false);
4538
4539         return true;
4540 }
4541
4542 /* to protect the working set of the last N jiffies */
4543 static unsigned long lru_gen_min_ttl __read_mostly;
4544
4545 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4546 {
4547         struct mem_cgroup *memcg;
4548         bool success = false;
4549         unsigned long min_ttl = READ_ONCE(lru_gen_min_ttl);
4550
4551         VM_WARN_ON_ONCE(!current_is_kswapd());
4552
4553         sc->last_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4554
4555         /*
4556          * To reduce the chance of going into the aging path, which can be
4557          * costly, optimistically skip it if the flag below was cleared in the
4558          * eviction path. This improves the overall performance when multiple
4559          * memcgs are available.
4560          */
4561         if (!sc->memcgs_need_aging) {
4562                 sc->memcgs_need_aging = true;
4563                 return;
4564         }
4565
4566         set_mm_walk(pgdat);
4567
4568         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
4569         do {
4570                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4571
4572                 if (age_lruvec(lruvec, sc, min_ttl))
4573                         success = true;
4574
4575                 cond_resched();
4576         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
4577
4578         clear_mm_walk();
4579
4580         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
4581         if (success || !min_ttl || sc->order)
4582                 return;
4583
4584         /*
4585          * The main goal is to OOM kill if every generation from all memcgs is
4586          * younger than min_ttl. However, another possibility is all memcgs are
4587          * either below min or empty.
4588          */
4589         if (mutex_trylock(&oom_lock)) {
4590                 struct oom_control oc = {
4591                         .gfp_mask = sc->gfp_mask,
4592                 };
4593
4594                 out_of_memory(&oc);
4595
4596                 mutex_unlock(&oom_lock);
4597         }
4598 }
4599
4600 /*
4601  * This function exploits spatial locality when shrink_folio_list() walks the
4602  * rmap. It scans the adjacent PTEs of a young PTE and promotes hot pages. If
4603  * the scan was done cacheline efficiently, it adds the PMD entry pointing to
4604  * the PTE table to the Bloom filter. This forms a feedback loop between the
4605  * eviction and the aging.
4606  */
4607 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
4608 {
4609         int i;
4610         pte_t *pte;
4611         unsigned long start;
4612         unsigned long end;
4613         unsigned long addr;
4614         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4615         int young = 0;
4616         unsigned long bitmap[BITS_TO_LONGS(MIN_LRU_BATCH)] = {};
4617         struct folio *folio = pfn_folio(pvmw->pfn);
4618         struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
4619         struct pglist_data *pgdat = folio_pgdat(folio);
4620         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4621         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4622         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
4623
4624         lockdep_assert_held(pvmw->ptl);
4625         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
4626
4627         if (spin_is_contended(pvmw->ptl))
4628                 return;
4629
4630         /* avoid taking the LRU lock under the PTL when possible */
4631         walk = current->reclaim_state ? current->reclaim_state->mm_walk : NULL;
4632
4633         start = max(pvmw->address & PMD_MASK, pvmw->vma->vm_start);
4634         end = min(pvmw->address | ~PMD_MASK, pvmw->vma->vm_end - 1) + 1;
4635
4636         if (end - start > MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE) {
4637                 if (pvmw->address - start < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4638                         end = start + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4639                 else if (end - pvmw->address < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4640                         start = end - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4641                 else {
4642                         start = pvmw->address - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4643                         end = pvmw->address + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4644                 }
4645         }
4646
4647         pte = pvmw->pte - (pvmw->address - start) / PAGE_SIZE;
4648
4649         rcu_read_lock();
4650         arch_enter_lazy_mmu_mode();
4651
4652         for (i = 0, addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
4653                 unsigned long pfn;
4654
4655                 pfn = get_pte_pfn(pte[i], pvmw->vma, addr);
4656                 if (pfn == -1)
4657                         continue;
4658
4659                 if (!pte_young(pte[i]))
4660                         continue;
4661
4662                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, !walk || walk->can_swap);
4663                 if (!folio)
4664                         continue;
4665
4666                 if (!ptep_test_and_clear_young(pvmw->vma, addr, pte + i))
4667                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
4668
4669                 young++;
4670
4671                 if (pte_dirty(pte[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
4672                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4673                       !folio_test_swapcache(folio)))
4674                         folio_mark_dirty(folio);
4675
4676                 old_gen = folio_lru_gen(folio);
4677                 if (old_gen < 0)
4678                         folio_set_referenced(folio);
4679                 else if (old_gen != new_gen)
4680                         __set_bit(i, bitmap);
4681         }
4682
4683         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4684         rcu_read_unlock();
4685
4686         /* feedback from rmap walkers to page table walkers */
4687         if (suitable_to_scan(i, young))
4688                 update_bloom_filter(lruvec, max_seq, pvmw->pmd);
4689
4690         if (!walk && bitmap_weight(bitmap, MIN_LRU_BATCH) < PAGEVEC_SIZE) {
4691                 for_each_set_bit(i, bitmap, MIN_LRU_BATCH) {
4692                         folio = pfn_folio(pte_pfn(pte[i]));
4693                         folio_activate(folio);
4694                 }
4695                 return;
4696         }
4697
4698         /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4699         if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4700                 return;
4701
4702         if (!walk) {
4703                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4704                 new_gen = lru_gen_from_seq(lruvec->lrugen.max_seq);
4705         }
4706
4707         for_each_set_bit(i, bitmap, MIN_LRU_BATCH) {
4708                 folio = pfn_folio(pte_pfn(pte[i]));
4709                 if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
4710                         continue;
4711
4712                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4713                 if (old_gen < 0 || old_gen == new_gen)
4714                         continue;
4715
4716                 if (walk)
4717                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4718                 else
4719                         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
4720         }
4721
4722         if (!walk)
4723                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4724
4725         mem_cgroup_unlock_pages();
4726 }
4727
4728 /******************************************************************************
4729  *                          the eviction
4730  ******************************************************************************/
4731
4732 static bool sort_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, int tier_idx)
4733 {
4734         bool success;
4735         int gen = folio_lru_gen(folio);
4736         int type = folio_is_file_lru(folio);
4737         int zone = folio_zonenum(folio);
4738         int delta = folio_nr_pages(folio);
4739         int refs = folio_lru_refs(folio);
4740         int tier = lru_tier_from_refs(refs);
4741         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4742
4743         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen >= MAX_NR_GENS, folio);
4744
4745         /* unevictable */
4746         if (!folio_evictable(folio)) {
4747                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4748                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4749                 folio_set_unevictable(folio);
4750                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
4751                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, delta);
4752                 return true;
4753         }
4754
4755         /* dirty lazyfree */
4756         if (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_anon(folio) && folio_test_dirty(folio)) {
4757                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4758                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4759                 folio_set_swapbacked(folio);
4760                 lruvec_add_folio_tail(lruvec, folio);
4761                 return true;
4762         }
4763
4764         /* promoted */
4765         if (gen != lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type])) {
4766                 list_move(&folio->lru, &lrugen->lists[gen][type][zone]);
4767                 return true;
4768         }
4769
4770         /* protected */
4771         if (tier > tier_idx) {
4772                 int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4773
4774                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4775                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->lists[gen][type][zone]);
4776
4777                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1],
4778                            lrugen->protected[hist][type][tier - 1] + delta);
4779                 __mod_lruvec_state(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_BASE + type, delta);
4780                 return true;
4781         }
4782
4783         /* waiting for writeback */
4784         if (folio_test_locked(folio) || folio_test_writeback(folio) ||
4785             (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_dirty(folio))) {
4786                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, true);
4787                 list_move(&folio->lru, &lrugen->lists[gen][type][zone]);
4788                 return true;
4789         }
4790
4791         return false;
4792 }
4793
4794 static bool isolate_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc)
4795 {
4796         bool success;
4797
4798         /* unmapping inhibited */
4799         if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
4800                 return false;
4801
4802         /* swapping inhibited */
4803         if (!(sc->may_writepage && (sc->gfp_mask & __GFP_IO)) &&
4804             (folio_test_dirty(folio) ||
4805              (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapcache(folio))))
4806                 return false;
4807
4808         /* raced with release_pages() */
4809         if (!folio_try_get(folio))
4810                 return false;
4811
4812         /* raced with another isolation */
4813         if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
4814                 folio_put(folio);
4815                 return false;
4816         }
4817
4818         /* see the comment on MAX_NR_TIERS */
4819         if (!folio_test_referenced(folio))
4820                 set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS, 0);
4821
4822         /* for shrink_folio_list() */
4823         folio_clear_reclaim(folio);
4824         folio_clear_referenced(folio);
4825
4826         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4827         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4828
4829         return true;
4830 }
4831
4832 static int scan_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
4833                        int type, int tier, struct list_head *list)
4834 {
4835         int gen, zone;
4836         enum vm_event_item item;
4837         int sorted = 0;
4838         int scanned = 0;
4839         int isolated = 0;
4840         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4841         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
4842         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4843
4844         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(list));
4845
4846         if (get_nr_gens(lruvec, type) == MIN_NR_GENS)
4847                 return 0;
4848
4849         gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4850
4851         for (zone = sc->reclaim_idx; zone >= 0; zone--) {
4852                 LIST_HEAD(moved);
4853                 int skipped = 0;
4854                 struct list_head *head = &lrugen->lists[gen][type][zone];
4855
4856                 while (!list_empty(head)) {
4857                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4858                         int delta = folio_nr_pages(folio);
4859
4860                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4861                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4862                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4863                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4864
4865                         scanned += delta;
4866
4867                         if (sort_folio(lruvec, folio, tier))
4868                                 sorted += delta;
4869                         else if (isolate_folio(lruvec, folio, sc)) {
4870                                 list_add(&folio->lru, list);
4871                                 isolated += delta;
4872                         } else {
4873                                 list_move(&folio->lru, &moved);
4874                                 skipped += delta;
4875                         }
4876
4877                         if (!--remaining || max(isolated, skipped) >= MIN_LRU_BATCH)
4878                                 break;
4879                 }
4880
4881                 if (skipped) {
4882                         list_splice(&moved, head);
4883                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zone, skipped);
4884                 }
4885
4886                 if (!remaining || isolated >= MIN_LRU_BATCH)
4887                         break;
4888         }
4889
4890         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
4891         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
4892                 __count_vm_events(item, isolated);
4893                 __count_vm_events(PGREFILL, sorted);
4894         }
4895         __count_memcg_events(memcg, item, isolated);
4896         __count_memcg_events(memcg, PGREFILL, sorted);
4897         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + type, isolated);
4898
4899         /*
4900          * There might not be eligible pages due to reclaim_idx, may_unmap and
4901          * may_writepage. Check the remaining to prevent livelock if it's not
4902          * making progress.
4903          */
4904         return isolated || !remaining ? scanned : 0;
4905 }
4906
4907 static int get_tier_idx(struct lruvec *lruvec, int type)
4908 {
4909         int tier;
4910         struct ctrl_pos sp, pv;
4911
4912         /*
4913          * To leave a margin for fluctuations, use a larger gain factor (1:2).
4914          * This value is chosen because any other tier would have at least twice
4915          * as many refaults as the first tier.
4916          */
4917         read_ctrl_pos(lruvec, type, 0, 1, &sp);
4918         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4919                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, 2, &pv);
4920                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4921                         break;
4922         }
4923
4924         return tier - 1;
4925 }
4926
4927 static int get_type_to_scan(struct lruvec *lruvec, int swappiness, int *tier_idx)
4928 {
4929         int type, tier;
4930         struct ctrl_pos sp, pv;
4931         int gain[ANON_AND_FILE] = { swappiness, 200 - swappiness };
4932
4933         /*
4934          * Compare the first tier of anon with that of file to determine which
4935          * type to scan. Also need to compare other tiers of the selected type
4936          * with the first tier of the other type to determine the last tier (of
4937          * the selected type) to evict.
4938          */
4939         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_ANON, 0, gain[LRU_GEN_ANON], &sp);
4940         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_FILE, 0, gain[LRU_GEN_FILE], &pv);
4941         type = positive_ctrl_err(&sp, &pv);
4942
4943         read_ctrl_pos(lruvec, !type, 0, gain[!type], &sp);
4944         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4945                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, gain[type], &pv);
4946                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4947                         break;
4948         }
4949
4950         *tier_idx = tier - 1;
4951
4952         return type;
4953 }
4954
4955 static int isolate_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4956                           int *type_scanned, struct list_head *list)
4957 {
4958         int i;
4959         int type;
4960         int scanned;
4961         int tier = -1;
4962         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4963
4964         /*
4965          * Try to make the obvious choice first. When anon and file are both
4966          * available from the same generation, interpret swappiness 1 as file
4967          * first and 200 as anon first.
4968          */
4969         if (!swappiness)
4970                 type = LRU_GEN_FILE;
4971         else if (min_seq[LRU_GEN_ANON] < min_seq[LRU_GEN_FILE])
4972                 type = LRU_GEN_ANON;
4973         else if (swappiness == 1)
4974                 type = LRU_GEN_FILE;
4975         else if (swappiness == 200)
4976                 type = LRU_GEN_ANON;
4977         else
4978                 type = get_type_to_scan(lruvec, swappiness, &tier);
4979
4980         for (i = !swappiness; i < ANON_AND_FILE; i++) {
4981                 if (tier < 0)
4982                         tier = get_tier_idx(lruvec, type);
4983
4984                 scanned = scan_folios(lruvec, sc, type, tier, list);
4985                 if (scanned)
4986                         break;
4987
4988                 type = !type;
4989                 tier = -1;
4990         }
4991
4992         *type_scanned = type;
4993
4994         return scanned;
4995 }
4996
4997 static int evict_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4998                         bool *need_swapping)
4999 {
5000         int type;
5001         int scanned;
5002         int reclaimed;
5003         LIST_HEAD(list);
5004         LIST_HEAD(clean);
5005         struct folio *folio;
5006         struct folio *next;
5007         enum vm_event_item item;
5008         struct reclaim_stat stat;
5009         struct lru_gen_mm_walk *walk;
5010         bool skip_retry = false;
5011         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5012         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
5013
5014         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5015
5016         scanned = isolate_folios(lruvec, sc, swappiness, &type, &list);
5017
5018         scanned += try_to_inc_min_seq(lruvec, swappiness);
5019
5020         if (get_nr_gens(lruvec, !swappiness) == MIN_NR_GENS)
5021                 scanned = 0;
5022
5023         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5024
5025         if (list_empty(&list))
5026                 return scanned;
5027 retry:
5028         reclaimed = shrink_folio_list(&list, pgdat, sc, &stat, false);
5029         sc->nr_reclaimed += reclaimed;
5030
5031         list_for_each_entry_safe_reverse(folio, next, &list, lru) {
5032                 if (!folio_evictable(folio)) {
5033                         list_del(&folio->lru);
5034                         folio_putback_lru(folio);
5035                         continue;
5036                 }
5037
5038                 if (folio_test_reclaim(folio) &&
5039                     (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))) {
5040                         /* restore LRU_REFS_FLAGS cleared by isolate_folio() */
5041                         if (folio_test_workingset(folio))
5042                                 folio_set_referenced(folio);
5043                         continue;
5044                 }
5045
5046                 if (skip_retry || folio_test_active(folio) || folio_test_referenced(folio) ||
5047                     folio_mapped(folio) || folio_test_locked(folio) ||
5048                     folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio)) {
5049                         /* don't add rejected folios to the oldest generation */
5050                         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS,
5051                                       BIT(PG_active));
5052                         continue;
5053                 }
5054
5055                 /* retry folios that may have missed folio_rotate_reclaimable() */
5056                 list_move(&folio->lru, &clean);
5057                 sc->nr_scanned -= folio_nr_pages(folio);
5058         }
5059
5060         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5061
5062         move_folios_to_lru(lruvec, &list);
5063
5064         walk = current->reclaim_state->mm_walk;
5065         if (walk && walk->batched)
5066                 reset_batch_size(lruvec, walk);
5067
5068         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
5069         if (!cgroup_reclaim(sc))
5070                 __count_vm_events(item, reclaimed);
5071         __count_memcg_events(memcg, item, reclaimed);
5072         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + type, reclaimed);
5073
5074         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5075
5076         mem_cgroup_uncharge_list(&list);
5077         free_unref_page_list(&list);
5078
5079         INIT_LIST_HEAD(&list);
5080         list_splice_init(&clean, &list);
5081
5082         if (!list_empty(&list)) {
5083                 skip_retry = true;
5084                 goto retry;
5085         }
5086
5087         if (need_swapping && type == LRU_GEN_ANON)
5088                 *need_swapping = true;
5089
5090         return scanned;
5091 }
5092
5093 /*
5094  * For future optimizations:
5095  * 1. Defer try_to_inc_max_seq() to workqueues to reduce latency for memcg
5096  *    reclaim.
5097  */
5098 static unsigned long get_nr_to_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
5099                                     bool can_swap, bool *need_aging)
5100 {
5101         unsigned long nr_to_scan;
5102         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5103         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5104         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5105
5106         if (mem_cgroup_below_min(memcg) ||
5107             (mem_cgroup_below_low(memcg) && !sc->memcg_low_reclaim))
5108                 return 0;
5109
5110         *need_aging = should_run_aging(lruvec, max_seq, min_seq, sc, can_swap, &nr_to_scan);
5111         if (!*need_aging)
5112                 return nr_to_scan;
5113
5114         /* skip the aging path at the default priority */
5115         if (sc->priority == DEF_PRIORITY)
5116                 goto done;
5117
5118         /* leave the work to lru_gen_age_node() */
5119         if (current_is_kswapd())
5120                 return 0;
5121
5122         if (try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, sc, can_swap, false))
5123                 return nr_to_scan;
5124 done:
5125         return min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS <= max_seq ? nr_to_scan : 0;
5126 }
5127
5128 static bool should_abort_scan(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
5129                               struct scan_control *sc, bool need_swapping)
5130 {
5131         int i;
5132         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5133
5134         if (!current_is_kswapd()) {
5135                 /* age each memcg at most once to ensure fairness */
5136                 if (max_seq - seq > 1)
5137                         return true;
5138
5139                 /* over-swapping can increase allocation latency */
5140                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim && need_swapping)
5141                         return true;
5142
5143                 /* give this thread a chance to exit and free its memory */
5144                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5145                         sc->nr_reclaimed += MIN_LRU_BATCH;
5146                         return true;
5147                 }
5148
5149                 if (cgroup_reclaim(sc))
5150                         return false;
5151         } else if (sc->nr_reclaimed - sc->last_reclaimed < sc->nr_to_reclaim)
5152                 return false;
5153
5154         /* keep scanning at low priorities to ensure fairness */
5155         if (sc->priority > DEF_PRIORITY - 2)
5156                 return false;
5157
5158         /*
5159          * A minimum amount of work was done under global memory pressure. For
5160          * kswapd, it may be overshooting. For direct reclaim, the allocation
5161          * may succeed if all suitable zones are somewhat safe. In either case,
5162          * it's better to stop now, and restart later if necessary.
5163          */
5164         for (i = 0; i <= sc->reclaim_idx; i++) {
5165                 unsigned long wmark;
5166                 struct zone *zone = lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones + i;
5167
5168                 if (!managed_zone(zone))
5169                         continue;
5170
5171                 wmark = current_is_kswapd() ? high_wmark_pages(zone) : low_wmark_pages(zone);
5172                 if (wmark > zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES))
5173                         return false;
5174         }
5175
5176         sc->nr_reclaimed += MIN_LRU_BATCH;
5177
5178         return true;
5179 }
5180
5181 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5182 {
5183         struct blk_plug plug;
5184         bool need_aging = false;
5185         bool need_swapping = false;
5186         unsigned long scanned = 0;
5187         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5188         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5189
5190         lru_add_drain();
5191
5192         blk_start_plug(&plug);
5193
5194         set_mm_walk(lruvec_pgdat(lruvec));
5195
5196         while (true) {
5197                 int delta;
5198                 int swappiness;
5199                 unsigned long nr_to_scan;
5200
5201                 if (sc->may_swap)
5202                         swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5203                 else if (!cgroup_reclaim(sc) && get_swappiness(lruvec, sc))
5204                         swappiness = 1;
5205                 else
5206                         swappiness = 0;
5207
5208                 nr_to_scan = get_nr_to_scan(lruvec, sc, swappiness, &need_aging);
5209                 if (!nr_to_scan)
5210                         goto done;
5211
5212                 delta = evict_folios(lruvec, sc, swappiness, &need_swapping);
5213                 if (!delta)
5214                         goto done;
5215
5216                 scanned += delta;
5217                 if (scanned >= nr_to_scan)
5218                         break;
5219
5220                 if (should_abort_scan(lruvec, max_seq, sc, need_swapping))
5221                         break;
5222
5223                 cond_resched();
5224         }
5225
5226         /* see the comment in lru_gen_age_node() */
5227         if (sc->nr_reclaimed - reclaimed >= MIN_LRU_BATCH && !need_aging)
5228                 sc->memcgs_need_aging = false;
5229 done:
5230         clear_mm_walk();
5231
5232         blk_finish_plug(&plug);
5233 }
5234
5235 /******************************************************************************
5236  *                          state change
5237  ******************************************************************************/
5238
5239 static bool __maybe_unused state_is_valid(struct lruvec *lruvec)
5240 {
5241         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5242
5243         if (lrugen->enabled) {
5244                 enum lru_list lru;
5245
5246                 for_each_evictable_lru(lru) {
5247                         if (!list_empty(&lruvec->lists[lru]))
5248                                 return false;
5249                 }
5250         } else {
5251                 int gen, type, zone;
5252
5253                 for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5254                         if (!list_empty(&lrugen->lists[gen][type][zone]))
5255                                 return false;
5256                 }
5257         }
5258
5259         return true;
5260 }
5261
5262 static bool fill_evictable(struct lruvec *lruvec)
5263 {
5264         enum lru_list lru;
5265         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5266
5267         for_each_evictable_lru(lru) {
5268                 int type = is_file_lru(lru);
5269                 bool active = is_active_lru(lru);
5270                 struct list_head *head = &lruvec->lists[lru];
5271
5272                 while (!list_empty(head)) {
5273                         bool success;
5274                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5275
5276                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5277                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio) != active, folio);
5278                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5279                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_lru_gen(folio) != -1, folio);
5280
5281                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
5282                         success = lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false);
5283                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5284
5285                         if (!--remaining)
5286                                 return false;
5287                 }
5288         }
5289
5290         return true;
5291 }
5292
5293 static bool drain_evictable(struct lruvec *lruvec)
5294 {
5295         int gen, type, zone;
5296         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5297
5298         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5299                 struct list_head *head = &lruvec->lrugen.lists[gen][type][zone];
5300
5301                 while (!list_empty(head)) {
5302                         bool success;
5303                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5304
5305                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5306                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
5307                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5308                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
5309
5310                         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false);
5311                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5312                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
5313
5314                         if (!--remaining)
5315                                 return false;
5316                 }
5317         }
5318
5319         return true;
5320 }
5321
5322 static void lru_gen_change_state(bool enabled)
5323 {
5324         static DEFINE_MUTEX(state_mutex);
5325
5326         struct mem_cgroup *memcg;
5327
5328         cgroup_lock();
5329         cpus_read_lock();
5330         get_online_mems();
5331         mutex_lock(&state_mutex);
5332
5333         if (enabled == lru_gen_enabled())
5334                 goto unlock;
5335
5336         if (enabled)
5337                 static_branch_enable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5338         else
5339                 static_branch_disable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5340
5341         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5342         do {
5343                 int nid;
5344
5345                 for_each_node(nid) {
5346                         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5347
5348                         if (!lruvec)
5349                                 continue;
5350
5351                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5352
5353                         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
5354                         VM_WARN_ON_ONCE(!state_is_valid(lruvec));
5355
5356                         lruvec->lrugen.enabled = enabled;
5357
5358                         while (!(enabled ? fill_evictable(lruvec) : drain_evictable(lruvec))) {
5359                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5360                                 cond_resched();
5361                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5362                         }
5363
5364                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5365                 }
5366
5367                 cond_resched();
5368         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5369 unlock:
5370         mutex_unlock(&state_mutex);
5371         put_online_mems();
5372         cpus_read_unlock();
5373         cgroup_unlock();
5374 }
5375
5376 /******************************************************************************
5377  *                          sysfs interface
5378  ******************************************************************************/
5379
5380 static ssize_t show_min_ttl(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5381 {
5382         return sprintf(buf, "%u\n", jiffies_to_msecs(READ_ONCE(lru_gen_min_ttl)));
5383 }
5384
5385 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5386 static ssize_t store_min_ttl(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5387                              const char *buf, size_t len)
5388 {
5389         unsigned int msecs;
5390
5391         if (kstrtouint(buf, 0, &msecs))
5392                 return -EINVAL;
5393
5394         WRITE_ONCE(lru_gen_min_ttl, msecs_to_jiffies(msecs));
5395
5396         return len;
5397 }
5398
5399 static struct kobj_attribute lru_gen_min_ttl_attr = __ATTR(
5400         min_ttl_ms, 0644, show_min_ttl, store_min_ttl
5401 );
5402
5403 static ssize_t show_enabled(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5404 {
5405         unsigned int caps = 0;
5406
5407         if (get_cap(LRU_GEN_CORE))
5408                 caps |= BIT(LRU_GEN_CORE);
5409
5410         if (arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK))
5411                 caps |= BIT(LRU_GEN_MM_WALK);
5412
5413         if (arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() && get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG))
5414                 caps |= BIT(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
5415
5416         return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "0x%04x\n", caps);
5417 }
5418
5419 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5420 static ssize_t store_enabled(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5421                              const char *buf, size_t len)
5422 {
5423         int i;
5424         unsigned int caps;
5425
5426         if (tolower(*buf) == 'n')
5427                 caps = 0;
5428         else if (tolower(*buf) == 'y')
5429                 caps = -1;
5430         else if (kstrtouint(buf, 0, &caps))
5431                 return -EINVAL;
5432
5433         for (i = 0; i < NR_LRU_GEN_CAPS; i++) {
5434                 bool enabled = caps & BIT(i);
5435
5436                 if (i == LRU_GEN_CORE)
5437                         lru_gen_change_state(enabled);
5438                 else if (enabled)
5439                         static_branch_enable(&lru_gen_caps[i]);
5440                 else
5441                         static_branch_disable(&lru_gen_caps[i]);
5442         }
5443
5444         return len;
5445 }
5446
5447 static struct kobj_attribute lru_gen_enabled_attr = __ATTR(
5448         enabled, 0644, show_enabled, store_enabled
5449 );
5450
5451 static struct attribute *lru_gen_attrs[] = {
5452         &lru_gen_min_ttl_attr.attr,
5453         &lru_gen_enabled_attr.attr,
5454         NULL
5455 };
5456
5457 static struct attribute_group lru_gen_attr_group = {
5458         .name = "lru_gen",
5459         .attrs = lru_gen_attrs,
5460 };
5461
5462 /******************************************************************************
5463  *                          debugfs interface
5464  ******************************************************************************/
5465
5466 static void *lru_gen_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
5467 {
5468         struct mem_cgroup *memcg;
5469         loff_t nr_to_skip = *pos;
5470
5471         m->private = kvmalloc(PATH_MAX, GFP_KERNEL);
5472         if (!m->private)
5473                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5474
5475         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5476         do {
5477                 int nid;
5478
5479                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5480                         if (!nr_to_skip--)
5481                                 return get_lruvec(memcg, nid);
5482                 }
5483         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5484
5485         return NULL;
5486 }
5487
5488 static void lru_gen_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
5489 {
5490         if (!IS_ERR_OR_NULL(v))
5491                 mem_cgroup_iter_break(NULL, lruvec_memcg(v));
5492
5493         kvfree(m->private);
5494         m->private = NULL;
5495 }
5496
5497 static void *lru_gen_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
5498 {
5499         int nid = lruvec_pgdat(v)->node_id;
5500         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(v);
5501
5502         ++*pos;
5503
5504         nid = next_memory_node(nid);
5505         if (nid == MAX_NUMNODES) {
5506                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
5507                 if (!memcg)
5508                         return NULL;
5509
5510                 nid = first_memory_node;
5511         }
5512
5513         return get_lruvec(memcg, nid);
5514 }
5515
5516 static void lru_gen_seq_show_full(struct seq_file *m, struct lruvec *lruvec,
5517                                   unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
5518                                   unsigned long seq)
5519 {
5520         int i;
5521         int type, tier;
5522         int hist = lru_hist_from_seq(seq);
5523         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5524
5525         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
5526                 seq_printf(m, "            %10d", tier);
5527                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5528                         const char *s = "   ";
5529                         unsigned long n[3] = {};
5530
5531                         if (seq == max_seq) {
5532                                 s = "RT ";
5533                                 n[0] = READ_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier]);
5534                                 n[1] = READ_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier]);
5535                         } else if (seq == min_seq[type] || NR_HIST_GENS > 1) {
5536                                 s = "rep";
5537                                 n[0] = atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
5538                                 n[1] = atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
5539                                 if (tier)
5540                                         n[2] = READ_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1]);
5541                         }
5542
5543                         for (i = 0; i < 3; i++)
5544                                 seq_printf(m, " %10lu%c", n[i], s[i]);
5545                 }
5546                 seq_putc(m, '\n');
5547         }
5548
5549         seq_puts(m, "                      ");
5550         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
5551                 const char *s = "      ";
5552                 unsigned long n = 0;
5553
5554                 if (seq == max_seq && NR_HIST_GENS == 1) {
5555                         s = "LOYNFA";
5556                         n = READ_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i]);
5557                 } else if (seq != max_seq && NR_HIST_GENS > 1) {
5558                         s = "loynfa";
5559                         n = READ_ONCE(lruvec->mm_state.stats[hist][i]);
5560                 }
5561
5562                 seq_printf(m, " %10lu%c", n, s[i]);
5563         }
5564         seq_putc(m, '\n');
5565 }
5566
5567 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5568 static int lru_gen_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
5569 {
5570         unsigned long seq;
5571         bool full = !debugfs_real_fops(m->file)->write;
5572         struct lruvec *lruvec = v;
5573         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5574         int nid = lruvec_pgdat(lruvec)->node_id;
5575         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5576         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5577         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5578
5579         if (nid == first_memory_node) {
5580                 const char *path = memcg ? m->private : "";
5581
5582 #ifdef CONFIG_MEMCG
5583                 if (memcg)
5584                         cgroup_path(memcg->css.cgroup, m->private, PATH_MAX);
5585 #endif
5586                 seq_printf(m, "memcg %5hu %s\n", mem_cgroup_id(memcg), path);
5587         }
5588
5589         seq_printf(m, " node %5d\n", nid);
5590
5591         if (!full)
5592                 seq = min_seq[LRU_GEN_ANON];
5593         else if (max_seq >= MAX_NR_GENS)
5594                 seq = max_seq - MAX_NR_GENS + 1;
5595         else
5596                 seq = 0;
5597
5598         for (; seq <= max_seq; seq++) {
5599                 int type, zone;
5600                 int gen = lru_gen_from_seq(seq);
5601                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
5602
5603                 seq_printf(m, " %10lu %10u", seq, jiffies_to_msecs(jiffies - birth));
5604
5605                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5606                         unsigned long size = 0;
5607                         char mark = full && seq < min_seq[type] ? 'x' : ' ';
5608
5609                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
5610                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
5611
5612                         seq_printf(m, " %10lu%c", size, mark);
5613                 }
5614
5615                 seq_putc(m, '\n');
5616
5617                 if (full)
5618                         lru_gen_seq_show_full(m, lruvec, max_seq, min_seq, seq);
5619         }
5620
5621         return 0;
5622 }
5623
5624 static const struct seq_operations lru_gen_seq_ops = {
5625         .start = lru_gen_seq_start,
5626         .stop = lru_gen_seq_stop,
5627         .next = lru_gen_seq_next,
5628         .show = lru_gen_seq_show,
5629 };
5630
5631 static int run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5632                      bool can_swap, bool force_scan)
5633 {
5634         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5635         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5636
5637         if (seq < max_seq)
5638                 return 0;
5639
5640         if (seq > max_seq)
5641                 return -EINVAL;
5642
5643         if (!force_scan && min_seq[!can_swap] + MAX_NR_GENS - 1 <= max_seq)
5644                 return -ERANGE;
5645
5646         try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, sc, can_swap, force_scan);
5647
5648         return 0;
5649 }
5650
5651 static int run_eviction(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5652                         int swappiness, unsigned long nr_to_reclaim)
5653 {
5654         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5655
5656         if (seq + MIN_NR_GENS > max_seq)
5657                 return -EINVAL;
5658
5659         sc->nr_reclaimed = 0;
5660
5661         while (!signal_pending(current)) {
5662                 DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5663
5664                 if (seq < min_seq[!swappiness])
5665                         return 0;
5666
5667                 if (sc->nr_reclaimed >= nr_to_reclaim)
5668                         return 0;
5669
5670                 if (!evict_folios(lruvec, sc, swappiness, NULL))
5671                         return 0;
5672
5673                 cond_resched();
5674         }
5675
5676         return -EINTR;
5677 }
5678
5679 static int run_cmd(char cmd, int memcg_id, int nid, unsigned long seq,
5680                    struct scan_control *sc, int swappiness, unsigned long opt)
5681 {
5682         struct lruvec *lruvec;
5683         int err = -EINVAL;
5684         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
5685
5686         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || !node_state(nid, N_MEMORY))
5687                 return -EINVAL;
5688
5689         if (!mem_cgroup_disabled()) {
5690                 rcu_read_lock();
5691                 memcg = mem_cgroup_from_id(memcg_id);
5692 #ifdef CONFIG_MEMCG
5693                 if (memcg && !css_tryget(&memcg->css))
5694                         memcg = NULL;
5695 #endif
5696                 rcu_read_unlock();
5697
5698                 if (!memcg)
5699                         return -EINVAL;
5700         }
5701
5702         if (memcg_id != mem_cgroup_id(memcg))
5703                 goto done;
5704
5705         lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5706
5707         if (swappiness < 0)
5708                 swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5709         else if (swappiness > 200)
5710                 goto done;
5711
5712         switch (cmd) {
5713         case '+':
5714                 err = run_aging(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5715                 break;
5716         case '-':
5717                 err = run_eviction(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5718                 break;
5719         }
5720 done:
5721         mem_cgroup_put(memcg);
5722
5723         return err;
5724 }
5725
5726 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5727 static ssize_t lru_gen_seq_write(struct file *file, const char __user *src,
5728                                  size_t len, loff_t *pos)
5729 {
5730         void *buf;
5731         char *cur, *next;
5732         unsigned int flags;
5733         struct blk_plug plug;
5734         int err = -EINVAL;
5735         struct scan_control sc = {
5736                 .may_writepage = true,
5737                 .may_unmap = true,
5738                 .may_swap = true,
5739                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
5740                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
5741         };
5742
5743         buf = kvmalloc(len + 1, GFP_KERNEL);
5744         if (!buf)
5745                 return -ENOMEM;
5746
5747         if (copy_from_user(buf, src, len)) {
5748                 kvfree(buf);
5749                 return -EFAULT;
5750         }
5751
5752         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
5753         flags = memalloc_noreclaim_save();
5754         blk_start_plug(&plug);
5755         if (!set_mm_walk(NULL)) {
5756                 err = -ENOMEM;
5757                 goto done;
5758         }
5759
5760         next = buf;
5761         next[len] = '\0';
5762
5763         while ((cur = strsep(&next, ",;\n"))) {
5764                 int n;
5765                 int end;
5766                 char cmd;
5767                 unsigned int memcg_id;
5768                 unsigned int nid;
5769                 unsigned long seq;
5770                 unsigned int swappiness = -1;
5771                 unsigned long opt = -1;
5772
5773                 cur = skip_spaces(cur);
5774                 if (!*cur)
5775                         continue;
5776
5777                 n = sscanf(cur, "%c %u %u %lu %n %u %n %lu %n", &cmd, &memcg_id, &nid,
5778                            &seq, &end, &swappiness, &end, &opt, &end);
5779                 if (n < 4 || cur[end]) {
5780                         err = -EINVAL;
5781                         break;
5782                 }
5783
5784                 err = run_cmd(cmd, memcg_id, nid, seq, &sc, swappiness, opt);
5785                 if (err)
5786                         break;
5787         }
5788 done:
5789         clear_mm_walk();
5790         blk_finish_plug(&plug);
5791         memalloc_noreclaim_restore(flags);
5792         set_task_reclaim_state(current, NULL);
5793
5794         kvfree(buf);
5795
5796         return err ? : len;
5797 }
5798
5799 static int lru_gen_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
5800 {
5801         return seq_open(file, &lru_gen_seq_ops);
5802 }
5803
5804 static const struct file_operations lru_gen_rw_fops = {
5805         .open = lru_gen_seq_open,
5806         .read = seq_read,
5807         .write = lru_gen_seq_write,
5808         .llseek = seq_lseek,
5809         .release = seq_release,
5810 };
5811
5812 static const struct file_operations lru_gen_ro_fops = {
5813         .open = lru_gen_seq_open,
5814         .read = seq_read,
5815         .llseek = seq_lseek,
5816         .release = seq_release,
5817 };
5818
5819 /******************************************************************************
5820  *                          initialization
5821  ******************************************************************************/
5822
5823 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
5824 {
5825         int i;
5826         int gen, type, zone;
5827         struct lru_gen_struct *lrugen = &lruvec->lrugen;
5828
5829         lrugen->max_seq = MIN_NR_GENS + 1;
5830         lrugen->enabled = lru_gen_enabled();
5831
5832         for (i = 0; i <= MIN_NR_GENS + 1; i++)
5833                 lrugen->timestamps[i] = jiffies;
5834
5835         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)
5836                 INIT_LIST_HEAD(&lrugen->lists[gen][type][zone]);
5837
5838         lruvec->mm_state.seq = MIN_NR_GENS;
5839         init_waitqueue_head(&lruvec->mm_state.wait);
5840 }
5841
5842 #ifdef CONFIG_MEMCG
5843 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5844 {
5845         INIT_LIST_HEAD(&memcg->mm_list.fifo);
5846         spin_lock_init(&memcg->mm_list.lock);
5847 }
5848
5849 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5850 {
5851         int i;
5852         int nid;
5853
5854         for_each_node(nid) {
5855                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5856
5857                 VM_WARN_ON_ONCE(memchr_inv(lruvec->lrugen.nr_pages, 0,
5858                                            sizeof(lruvec->lrugen.nr_pages)));
5859
5860                 for (i = 0; i < NR_BLOOM_FILTERS; i++) {
5861                         bitmap_free(lruvec->mm_state.filters[i]);
5862                         lruvec->mm_state.filters[i] = NULL;
5863                 }
5864         }
5865 }
5866 #endif
5867
5868 static int __init init_lru_gen(void)
5869 {
5870         BUILD_BUG_ON(MIN_NR_GENS + 1 >= MAX_NR_GENS);
5871         BUILD_BUG_ON(BIT(LRU_GEN_WIDTH) <= MAX_NR_GENS);
5872
5873         if (sysfs_create_group(mm_kobj, &lru_gen_attr_group))
5874                 pr_err("lru_gen: failed to create sysfs group\n");
5875
5876         debugfs_create_file("lru_gen", 0644, NULL, NULL, &lru_gen_rw_fops);
5877         debugfs_create_file("lru_gen_full", 0444, NULL, NULL, &lru_gen_ro_fops);
5878
5879         return 0;
5880 };
5881 late_initcall(init_lru_gen);
5882
5883 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
5884
5885 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5886 {
5887 }
5888
5889 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5890 {
5891 }
5892
5893 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5894
5895 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5896 {
5897         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
5898         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
5899         unsigned long nr_to_scan;
5900         enum lru_list lru;
5901         unsigned long nr_reclaimed = 0;
5902         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
5903         bool proportional_reclaim;
5904         struct blk_plug plug;
5905
5906         if (lru_gen_enabled()) {
5907                 lru_gen_shrink_lruvec(lruvec, sc);
5908                 return;
5909         }
5910
5911         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
5912
5913         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
5914         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
5915
5916         /*
5917          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
5918          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
5919          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
5920          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
5921          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
5922          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
5923          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
5924          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
5925          * dropped to zero at the first pass.
5926          */
5927         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
5928                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
5929
5930         blk_start_plug(&plug);
5931         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
5932                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
5933                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
5934                 unsigned long nr_scanned;
5935
5936                 for_each_evictable_lru(lru) {
5937                         if (nr[lru]) {
5938                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
5939                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
5940
5941                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
5942                                                             lruvec, sc);
5943                         }
5944                 }
5945
5946                 cond_resched();
5947
5948                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
5949                         continue;
5950
5951                 /*
5952                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
5953                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
5954                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
5955                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
5956                  * proportional to the original scan target.
5957                  */
5958                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
5959                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
5960
5961                 /*
5962                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
5963                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
5964                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
5965                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
5966                  */
5967                 if (!nr_file || !nr_anon)
5968                         break;
5969
5970                 if (nr_file > nr_anon) {
5971                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
5972                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
5973                         lru = LRU_BASE;
5974                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
5975                 } else {
5976                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
5977                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
5978                         lru = LRU_FILE;
5979                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
5980                 }
5981
5982                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
5983                 nr[lru] = 0;
5984                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
5985
5986                 /*
5987                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
5988                  * scan target and the percentage scanning already complete
5989                  */
5990                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
5991                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5992                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5993                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5994
5995                 lru += LRU_ACTIVE;
5996                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5997                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5998                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5999         }
6000         blk_finish_plug(&plug);
6001         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
6002
6003         /*
6004          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
6005          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
6006          */
6007         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
6008             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6009                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6010                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6011 }
6012
6013 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
6014 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
6015 {
6016         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
6017                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
6018                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
6019                 return true;
6020
6021         return false;
6022 }
6023
6024 /*
6025  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
6026  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
6027  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
6028  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
6029  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
6030  */
6031 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
6032                                         unsigned long nr_reclaimed,
6033                                         struct scan_control *sc)
6034 {
6035         unsigned long pages_for_compaction;
6036         unsigned long inactive_lru_pages;
6037         int z;
6038
6039         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
6040         if (!in_reclaim_compaction(sc))
6041                 return false;
6042
6043         /*
6044          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
6045          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
6046          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
6047          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
6048          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
6049          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
6050          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
6051          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
6052          */
6053         if (!nr_reclaimed)
6054                 return false;
6055
6056         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
6057         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6058                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
6059                 if (!managed_zone(zone))
6060                         continue;
6061
6062                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
6063                 case COMPACT_SUCCESS:
6064                 case COMPACT_CONTINUE:
6065                         return false;
6066                 default:
6067                         /* check next zone */
6068                         ;
6069                 }
6070         }
6071
6072         /*
6073          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
6074          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
6075          */
6076         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
6077         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
6078         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
6079                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
6080
6081         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
6082 }
6083
6084 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6085 {
6086         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
6087         struct mem_cgroup *memcg;
6088
6089         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
6090         do {
6091                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6092                 unsigned long reclaimed;
6093                 unsigned long scanned;
6094
6095                 /*
6096                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
6097                  * aren't eligible for reclaim - either because they
6098                  * don't have any reclaimable pages, or because their
6099                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
6100                  */
6101                 cond_resched();
6102
6103                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
6104
6105                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
6106                         /*
6107                          * Hard protection.
6108                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
6109                          */
6110                         continue;
6111                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
6112                         /*
6113                          * Soft protection.
6114                          * Respect the protection only as long as
6115                          * there is an unprotected supply
6116                          * of reclaimable memory from other cgroups.
6117                          */
6118                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
6119                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
6120                                 continue;
6121                         }
6122                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
6123                 }
6124
6125                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
6126                 scanned = sc->nr_scanned;
6127
6128                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
6129
6130                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
6131                             sc->priority);
6132
6133                 /* Record the group's reclaim efficiency */
6134                 if (!sc->proactive)
6135                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
6136                                    sc->nr_scanned - scanned,
6137                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
6138
6139         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
6140 }
6141
6142 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6143 {
6144         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
6145         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
6146         struct lruvec *target_lruvec;
6147         bool reclaimable = false;
6148
6149         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
6150
6151 again:
6152         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
6153
6154         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
6155         nr_scanned = sc->nr_scanned;
6156
6157         prepare_scan_count(pgdat, sc);
6158
6159         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
6160
6161         if (reclaim_state) {
6162                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
6163                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
6164         }
6165
6166         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
6167         if (!sc->proactive)
6168                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
6169                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
6170                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
6171
6172         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
6173                 reclaimable = true;
6174
6175         if (current_is_kswapd()) {
6176                 /*
6177                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
6178                  * it implies that the long-lived page allocation rate
6179                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
6180                  * global limits are not being effective at throttling
6181                  * processes due to the page distribution throughout
6182                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
6183                  * device. The only option is to throttle from reclaim
6184                  * context which is not ideal as there is no guarantee
6185                  * the dirtying process is throttled in the same way
6186                  * balance_dirty_pages() manages.
6187                  *
6188                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
6189                  * count the number of pages under pages flagged for
6190                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
6191                  * in the nr_immediate check below.
6192                  */
6193                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
6194                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6195
6196                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
6197                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
6198                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6199
6200                 /*
6201                  * If kswapd scans pages marked for immediate
6202                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
6203                  * implies that pages are cycling through the LRU
6204                  * faster than they are written so forcibly stall
6205                  * until some pages complete writeback.
6206                  */
6207                 if (sc->nr.immediate)
6208                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
6209         }
6210
6211         /*
6212          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
6213          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
6214          *
6215          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
6216          * stalling in reclaim_throttle().
6217          */
6218         if ((current_is_kswapd() ||
6219              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
6220             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
6221                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
6222
6223         /*
6224          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
6225          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
6226          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
6227          * the LRU too quickly.
6228          */
6229         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
6230             !sc->hibernation_mode &&
6231             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
6232                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
6233
6234         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
6235                                     sc))
6236                 goto again;
6237
6238         /*
6239          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
6240          * many failures to reclaim anything from them and goes to
6241          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
6242          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
6243          */
6244         if (reclaimable)
6245                 pgdat->kswapd_failures = 0;
6246 }
6247
6248 /*
6249  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
6250  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
6251  * should reclaim first.
6252  */
6253 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
6254 {
6255         unsigned long watermark;
6256         enum compact_result suitable;
6257
6258         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
6259         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
6260                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
6261                 return true;
6262         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
6263                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
6264                 return false;
6265
6266         /*
6267          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
6268          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
6269          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
6270          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
6271          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
6272          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
6273          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
6274          */
6275         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
6276
6277         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
6278 }
6279
6280 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6281 {
6282         /*
6283          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
6284          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
6285          */
6286         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
6287                 wait_queue_head_t *wqh;
6288
6289                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
6290                 if (waitqueue_active(wqh))
6291                         wake_up(wqh);
6292
6293                 return;
6294         }
6295
6296         /*
6297          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
6298          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
6299          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
6300          * LRU.
6301          */
6302         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
6303                 return;
6304
6305         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
6306         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
6307                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
6308 }
6309
6310 /*
6311  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
6312  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
6313  * request.
6314  *
6315  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
6316  * scan then give up on it.
6317  */
6318 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
6319 {
6320         struct zoneref *z;
6321         struct zone *zone;
6322         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6323         unsigned long nr_soft_scanned;
6324         gfp_t orig_mask;
6325         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
6326         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
6327
6328         /*
6329          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
6330          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
6331          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
6332          */
6333         orig_mask = sc->gfp_mask;
6334         if (buffer_heads_over_limit) {
6335                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
6336                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
6337         }
6338
6339         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6340                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
6341                 /*
6342                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
6343                  * to global LRU.
6344                  */
6345                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
6346                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
6347                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
6348                                 continue;
6349
6350                         /*
6351                          * If we already have plenty of memory free for
6352                          * compaction in this zone, don't free any more.
6353                          * Even though compaction is invoked for any
6354                          * non-zero order, only frequent costly order
6355                          * reclamation is disruptive enough to become a
6356                          * noticeable problem, like transparent huge
6357                          * page allocations.
6358                          */
6359                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
6360                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
6361                             compaction_ready(zone, sc)) {
6362                                 sc->compaction_ready = true;
6363                                 continue;
6364                         }
6365
6366                         /*
6367                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
6368                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
6369                          * node may be shrunk multiple times but in that case
6370                          * the user prefers lower zones being preserved.
6371                          */
6372                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6373                                 continue;
6374
6375                         /*
6376                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
6377                          * and returns the number of reclaimed pages and
6378                          * scanned pages. This works for global memory pressure
6379                          * and balancing, not for a memcg's limit.
6380                          */
6381                         nr_soft_scanned = 0;
6382                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
6383                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
6384                                                 &nr_soft_scanned);
6385                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6386                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
6387                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
6388                 }
6389
6390                 if (!first_pgdat)
6391                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
6392
6393                 /* See comment about same check for global reclaim above */
6394                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6395                         continue;
6396                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6397                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
6398         }
6399
6400         if (first_pgdat)
6401                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
6402
6403         /*
6404          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
6405          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
6406          */
6407         sc->gfp_mask = orig_mask;
6408 }
6409
6410 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
6411 {
6412         struct lruvec *target_lruvec;
6413         unsigned long refaults;
6414
6415         if (lru_gen_enabled())
6416                 return;
6417
6418         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
6419         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
6420         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] = refaults;
6421         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
6422         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] = refaults;
6423 }
6424
6425 /*
6426  * This is the main entry point to direct page reclaim.
6427  *
6428  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
6429  * are "out of memory" and something needs to be killed.
6430  *
6431  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
6432  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
6433  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
6434  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
6435  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
6436  * work, and the allocation attempt will fail.
6437  *
6438  * returns:     0, if no pages reclaimed
6439  *              else, the number of pages reclaimed
6440  */
6441 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
6442                                           struct scan_control *sc)
6443 {
6444         int initial_priority = sc->priority;
6445         pg_data_t *last_pgdat;
6446         struct zoneref *z;
6447         struct zone *zone;
6448 retry:
6449         delayacct_freepages_start();
6450
6451         if (!cgroup_reclaim(sc))
6452                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
6453
6454         do {
6455                 if (!sc->proactive)
6456                         vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
6457                                         sc->priority);
6458                 sc->nr_scanned = 0;
6459                 shrink_zones(zonelist, sc);
6460
6461                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
6462                         break;
6463
6464                 if (sc->compaction_ready)
6465                         break;
6466
6467                 /*
6468                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
6469                  * writepage even in laptop mode.
6470                  */
6471                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
6472                         sc->may_writepage = 1;
6473         } while (--sc->priority >= 0);
6474
6475         last_pgdat = NULL;
6476         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
6477                                         sc->nodemask) {
6478                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6479                         continue;
6480                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6481
6482                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
6483
6484                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
6485                         struct lruvec *lruvec;
6486
6487                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
6488                                                    zone->zone_pgdat);
6489                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
6490                 }
6491         }
6492
6493         delayacct_freepages_end();
6494
6495         if (sc->nr_reclaimed)
6496                 return sc->nr_reclaimed;
6497
6498         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
6499         if (sc->compaction_ready)
6500                 return 1;
6501
6502         /*
6503          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
6504          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
6505          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
6506          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
6507          * instead of doing costly eligibility calculations of the
6508          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
6509          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
6510          */
6511         if (sc->skipped_deactivate) {
6512                 sc->priority = initial_priority;
6513                 sc->force_deactivate = 1;
6514                 sc->skipped_deactivate = 0;
6515                 goto retry;
6516         }
6517
6518         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
6519         if (sc->memcg_low_skipped) {
6520                 sc->priority = initial_priority;
6521                 sc->force_deactivate = 0;
6522                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
6523                 sc->memcg_low_skipped = 0;
6524                 goto retry;
6525         }
6526
6527         return 0;
6528 }
6529
6530 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
6531 {
6532         struct zone *zone;
6533         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
6534         unsigned long free_pages = 0;
6535         int i;
6536         bool wmark_ok;
6537
6538         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6539                 return true;
6540
6541         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
6542                 zone = &pgdat->node_zones[i];
6543                 if (!managed_zone(zone))
6544                         continue;
6545
6546                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
6547                         continue;
6548
6549                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
6550                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
6551         }
6552
6553         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
6554         if (!pfmemalloc_reserve)
6555                 return true;
6556
6557         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
6558
6559         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
6560         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
6561                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
6562                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
6563
6564                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
6565         }
6566
6567         return wmark_ok;
6568 }
6569
6570 /*
6571  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
6572  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
6573  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
6574  * when the low watermark is reached.
6575  *
6576  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
6577  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
6578  */
6579 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
6580                                         nodemask_t *nodemask)
6581 {
6582         struct zoneref *z;
6583         struct zone *zone;
6584         pg_data_t *pgdat = NULL;
6585
6586         /*
6587          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
6588          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
6589          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
6590          * committing a transaction where throttling it could forcing other
6591          * processes to block on log_wait_commit().
6592          */
6593         if (current->flags & PF_KTHREAD)
6594                 goto out;
6595
6596         /*
6597          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
6598          * It should return quickly so it can exit and free its memory
6599          */
6600         if (fatal_signal_pending(current))
6601                 goto out;
6602
6603         /*
6604          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
6605          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
6606          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
6607          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
6608          *
6609          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
6610          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
6611          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
6612          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
6613          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
6614          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
6615          * should make reasonable progress.
6616          */
6617         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6618                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
6619                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
6620                         continue;
6621
6622                 /* Throttle based on the first usable node */
6623                 pgdat = zone->zone_pgdat;
6624                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
6625                         goto out;
6626                 break;
6627         }
6628
6629         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
6630         if (!pgdat)
6631                 goto out;
6632
6633         /* Account for the throttling */
6634         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
6635
6636         /*
6637          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
6638          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
6639          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
6640          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
6641          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
6642          * second before continuing.
6643          */
6644         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
6645                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
6646                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
6647         else
6648                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
6649                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
6650                         allow_direct_reclaim(pgdat));
6651
6652         if (fatal_signal_pending(current))
6653                 return true;
6654
6655 out:
6656         return false;
6657 }
6658
6659 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
6660                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
6661 {
6662         unsigned long nr_reclaimed;
6663         struct scan_control sc = {
6664                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6665                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
6666                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
6667                 .order = order,
6668                 .nodemask = nodemask,
6669                 .priority = DEF_PRIORITY,
6670                 .may_writepage = !laptop_mode,
6671                 .may_unmap = 1,
6672                 .may_swap = 1,
6673         };
6674
6675         /*
6676          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
6677          * Confirm they are large enough for max values.
6678          */
6679         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
6680         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
6681         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
6682
6683         /*
6684          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
6685          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
6686          * point.
6687          */
6688         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
6689                 return 1;
6690
6691         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6692         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
6693
6694         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6695
6696         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
6697         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6698
6699         return nr_reclaimed;
6700 }
6701
6702 #ifdef CONFIG_MEMCG
6703
6704 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
6705 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
6706                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
6707                                                 pg_data_t *pgdat,
6708                                                 unsigned long *nr_scanned)
6709 {
6710         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6711         struct scan_control sc = {
6712                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6713                 .target_mem_cgroup = memcg,
6714                 .may_writepage = !laptop_mode,
6715                 .may_unmap = 1,
6716                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6717                 .may_swap = !noswap,
6718         };
6719
6720         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
6721
6722         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
6723                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
6724
6725         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
6726                                                       sc.gfp_mask);
6727
6728         /*
6729          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
6730          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
6731          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
6732          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
6733          * the priority and make it zero.
6734          */
6735         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
6736
6737         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
6738
6739         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
6740
6741         return sc.nr_reclaimed;
6742 }
6743
6744 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
6745                                            unsigned long nr_pages,
6746                                            gfp_t gfp_mask,
6747                                            unsigned int reclaim_options)
6748 {
6749         unsigned long nr_reclaimed;
6750         unsigned int noreclaim_flag;
6751         struct scan_control sc = {
6752                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
6753                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
6754                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
6755                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6756                 .target_mem_cgroup = memcg,
6757                 .priority = DEF_PRIORITY,
6758                 .may_writepage = !laptop_mode,
6759                 .may_unmap = 1,
6760                 .may_swap = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_MAY_SWAP),
6761                 .proactive = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_PROACTIVE),
6762         };
6763         /*
6764          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
6765          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
6766          * the reclaim does not bail out early.
6767          */
6768         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
6769
6770         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6771         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
6772         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
6773
6774         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6775
6776         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
6777         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
6778         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6779
6780         return nr_reclaimed;
6781 }
6782 #endif
6783
6784 static void kswapd_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
6785 {
6786         struct mem_cgroup *memcg;
6787         struct lruvec *lruvec;
6788
6789         if (lru_gen_enabled()) {
6790                 lru_gen_age_node(pgdat, sc);
6791                 return;
6792         }
6793
6794         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
6795                 return;
6796
6797         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6798         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6799                 return;
6800
6801         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
6802         do {
6803                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6804                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6805                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6806                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
6807         } while (memcg);
6808 }
6809
6810 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6811 {
6812         int i;
6813         struct zone *zone;
6814
6815         /*
6816          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
6817          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
6818          * should not be checked at the same time as reclaim would
6819          * start prematurely when there is no boosting and a lower
6820          * zone is balanced.
6821          */
6822         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
6823                 zone = pgdat->node_zones + i;
6824                 if (!managed_zone(zone))
6825                         continue;
6826
6827                 if (zone->watermark_boost)
6828                         return true;
6829         }
6830
6831         return false;
6832 }
6833
6834 /*
6835  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
6836  * and highest_zoneidx
6837  */
6838 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6839 {
6840         int i;
6841         unsigned long mark = -1;
6842         struct zone *zone;
6843
6844         /*
6845          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
6846          * meet watermarks.
6847          */
6848         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6849                 zone = pgdat->node_zones + i;
6850
6851                 if (!managed_zone(zone))
6852                         continue;
6853
6854                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
6855                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
6856                 else
6857                         mark = high_wmark_pages(zone);
6858                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
6859                         return true;
6860         }
6861
6862         /*
6863          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
6864          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
6865          * allocation tries to wake a remote kswapd.
6866          */
6867         if (mark == -1)
6868                 return true;
6869
6870         return false;
6871 }
6872
6873 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
6874 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
6875 {
6876         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6877
6878         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
6879         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6880         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6881 }
6882
6883 /*
6884  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
6885  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
6886  *
6887  * Returns true if kswapd is ready to sleep
6888  */
6889 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
6890                                 int highest_zoneidx)
6891 {
6892         /*
6893          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
6894          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
6895          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
6896          * throttled. There is also a potential race if processes get
6897          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
6898          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
6899          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
6900          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
6901          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
6902          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
6903          * that here we are under prepare_to_wait().
6904          */
6905         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
6906                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6907
6908         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
6909         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6910                 return true;
6911
6912         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
6913                 clear_pgdat_congested(pgdat);
6914                 return true;
6915         }
6916
6917         return false;
6918 }
6919
6920 /*
6921  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
6922  * zone that is currently unbalanced.
6923  *
6924  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
6925  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
6926  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
6927  */
6928 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
6929                                struct scan_control *sc)
6930 {
6931         struct zone *zone;
6932         int z;
6933
6934         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
6935         sc->nr_to_reclaim = 0;
6936         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6937                 zone = pgdat->node_zones + z;
6938                 if (!managed_zone(zone))
6939                         continue;
6940
6941                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
6942         }
6943
6944         /*
6945          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
6946          * now pressure is applied based on node LRU order.
6947          */
6948         shrink_node(pgdat, sc);
6949
6950         /*
6951          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
6952          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
6953          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
6954          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
6955          * can direct reclaim/compact.
6956          */
6957         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
6958                 sc->order = 0;
6959
6960         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
6961 }
6962
6963 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
6964 static inline void
6965 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
6966 {
6967         int i;
6968         struct zone *zone;
6969
6970         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6971                 zone = pgdat->node_zones + i;
6972
6973                 if (!managed_zone(zone))
6974                         continue;
6975
6976                 if (active)
6977                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6978                 else
6979                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6980         }
6981 }
6982
6983 static inline void
6984 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6985 {
6986         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
6987 }
6988
6989 static inline void
6990 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6991 {
6992         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
6993 }
6994
6995 /*
6996  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
6997  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
6998  * balanced.
6999  *
7000  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
7001  *
7002  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
7003  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
7004  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
7005  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
7006  * balanced.
7007  */
7008 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
7009 {
7010         int i;
7011         unsigned long nr_soft_reclaimed;
7012         unsigned long nr_soft_scanned;
7013         unsigned long pflags;
7014         unsigned long nr_boost_reclaim;
7015         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
7016         bool boosted;
7017         struct zone *zone;
7018         struct scan_control sc = {
7019                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
7020                 .order = order,
7021                 .may_unmap = 1,
7022         };
7023
7024         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7025         psi_memstall_enter(&pflags);
7026         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
7027
7028         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
7029
7030         /*
7031          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
7032          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
7033          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
7034          */
7035         nr_boost_reclaim = 0;
7036         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
7037                 zone = pgdat->node_zones + i;
7038                 if (!managed_zone(zone))
7039                         continue;
7040
7041                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
7042                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
7043         }
7044         boosted = nr_boost_reclaim;
7045
7046 restart:
7047         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
7048         sc.priority = DEF_PRIORITY;
7049         do {
7050                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
7051                 bool raise_priority = true;
7052                 bool balanced;
7053                 bool ret;
7054
7055                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
7056
7057                 /*
7058                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
7059                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
7060                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
7061                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
7062                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
7063                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
7064                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
7065                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
7066                  */
7067                 if (buffer_heads_over_limit) {
7068                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
7069                                 zone = pgdat->node_zones + i;
7070                                 if (!managed_zone(zone))
7071                                         continue;
7072
7073                                 sc.reclaim_idx = i;
7074                                 break;
7075                         }
7076                 }
7077
7078                 /*
7079                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
7080                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
7081                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
7082                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
7083                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
7084                  */
7085                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
7086                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
7087                         nr_boost_reclaim = 0;
7088                         goto restart;
7089                 }
7090
7091                 /*
7092                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
7093                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
7094                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
7095                  */
7096                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
7097                         goto out;
7098
7099                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
7100                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
7101                         raise_priority = false;
7102
7103                 /*
7104                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
7105                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
7106                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
7107                  * reclaim will be aborted.
7108                  */
7109                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
7110                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
7111
7112                 /*
7113                  * Do some background aging, to give pages a chance to be
7114                  * referenced before reclaiming. All pages are rotated
7115                  * regardless of classzone as this is about consistent aging.
7116                  */
7117                 kswapd_age_node(pgdat, &sc);
7118
7119                 /*
7120                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
7121                  * even in laptop mode.
7122                  */
7123                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
7124                         sc.may_writepage = 1;
7125
7126                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
7127                 sc.nr_scanned = 0;
7128                 nr_soft_scanned = 0;
7129                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
7130                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
7131                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
7132
7133                 /*
7134                  * There should be no need to raise the scanning priority if
7135                  * enough pages are already being scanned that that high
7136                  * watermark would be met at 100% efficiency.
7137                  */
7138                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
7139                         raise_priority = false;
7140
7141                 /*
7142                  * If the low watermark is met there is no need for processes
7143                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
7144                  * able to safely make forward progress. Wake them
7145                  */
7146                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
7147                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
7148                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7149
7150                 /* Check if kswapd should be suspending */
7151                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
7152                 ret = try_to_freeze();
7153                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
7154                 if (ret || kthread_should_stop())
7155                         break;
7156
7157                 /*
7158                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
7159                  * progress in reclaiming pages
7160                  */
7161                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
7162                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
7163
7164                 /*
7165                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
7166                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
7167                  * extreme circumstances.
7168                  */
7169                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
7170                         break;
7171
7172                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
7173                         sc.priority--;
7174         } while (sc.priority >= 1);
7175
7176         if (!sc.nr_reclaimed)
7177                 pgdat->kswapd_failures++;
7178
7179 out:
7180         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
7181
7182         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
7183         if (boosted) {
7184                 unsigned long flags;
7185
7186                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
7187                         if (!zone_boosts[i])
7188                                 continue;
7189
7190                         /* Increments are under the zone lock */
7191                         zone = pgdat->node_zones + i;
7192                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7193                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
7194                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7195                 }
7196
7197                 /*
7198                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
7199                  * pageblocks.
7200                  */
7201                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
7202         }
7203
7204         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
7205         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
7206         psi_memstall_leave(&pflags);
7207         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7208
7209         /*
7210          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
7211          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
7212          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
7213          * remain at the higher level.
7214          */
7215         return sc.order;
7216 }
7217
7218 /*
7219  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
7220  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
7221  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
7222  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
7223  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
7224  */
7225 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
7226                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
7227 {
7228         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7229
7230         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
7231 }
7232
7233 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
7234                                 unsigned int highest_zoneidx)
7235 {
7236         long remaining = 0;
7237         DEFINE_WAIT(wait);
7238
7239         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
7240                 return;
7241
7242         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7243
7244         /*
7245          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
7246          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
7247          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
7248          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
7249          * succeed.
7250          */
7251         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7252                 /*
7253                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
7254                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
7255                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
7256                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
7257                  */
7258                 reset_isolation_suitable(pgdat);
7259
7260                 /*
7261                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
7262                  * allocation of the requested order possible.
7263                  */
7264                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
7265
7266                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
7267
7268                 /*
7269                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
7270                  * order. The values will either be from a wakeup request or
7271                  * the previous request that slept prematurely.
7272                  */
7273                 if (remaining) {
7274                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
7275                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7276                                                         highest_zoneidx));
7277
7278                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
7279                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
7280                 }
7281
7282                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7283                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7284         }
7285
7286         /*
7287          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
7288          * go fully to sleep until explicitly woken up.
7289          */
7290         if (!remaining &&
7291             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7292                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
7293
7294                 /*
7295                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
7296                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
7297                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
7298                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
7299                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
7300                  * them before going back to sleep.
7301                  */
7302                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
7303
7304                 if (!kthread_should_stop())
7305                         schedule();
7306
7307                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
7308         } else {
7309                 if (remaining)
7310                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
7311                 else
7312                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
7313         }
7314         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7315 }
7316
7317 /*
7318  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
7319  * from the init process.
7320  *
7321  * This basically trickles out pages so that we have _some_
7322  * free memory available even if there is no other activity
7323  * that frees anything up. This is needed for things like routing
7324  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
7325  * asynchronous contexts that cannot page things out.
7326  *
7327  * If there are applications that are active memory-allocators
7328  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
7329  */
7330 static int kswapd(void *p)
7331 {
7332         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
7333         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
7334         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
7335         struct task_struct *tsk = current;
7336         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
7337
7338         if (!cpumask_empty(cpumask))
7339                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
7340
7341         /*
7342          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
7343          * and that if we need more memory we should get access to it
7344          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
7345          * never get caught in the normal page freeing logic.
7346          *
7347          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
7348          * you need a small amount of memory in order to be able to
7349          * page out something else, and this flag essentially protects
7350          * us from recursively trying to free more memory as we're
7351          * trying to free the first piece of memory in the first place).
7352          */
7353         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
7354         set_freezable();
7355
7356         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7357         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7358         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
7359         for ( ; ; ) {
7360                 bool ret;
7361
7362                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7363                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7364                                                         highest_zoneidx);
7365
7366 kswapd_try_sleep:
7367                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
7368                                         highest_zoneidx);
7369
7370                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
7371                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7372                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7373                                                         highest_zoneidx);
7374                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7375                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7376
7377                 ret = try_to_freeze();
7378                 if (kthread_should_stop())
7379                         break;
7380
7381                 /*
7382                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
7383                  * after returning from the refrigerator
7384                  */
7385                 if (ret)
7386                         continue;
7387
7388                 /*
7389                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
7390                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
7391                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
7392                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
7393                  * but kcompactd is woken to compact for the original
7394                  * request (alloc_order).
7395                  */
7396                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
7397                                                 alloc_order);
7398                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
7399                                                 highest_zoneidx);
7400                 if (reclaim_order < alloc_order)
7401                         goto kswapd_try_sleep;
7402         }
7403
7404         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
7405
7406         return 0;
7407 }
7408
7409 /*
7410  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
7411  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
7412  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
7413  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
7414  * needed.
7415  */
7416 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
7417                    enum zone_type highest_zoneidx)
7418 {
7419         pg_data_t *pgdat;
7420         enum zone_type curr_idx;
7421
7422         if (!managed_zone(zone))
7423                 return;
7424
7425         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
7426                 return;
7427
7428         pgdat = zone->zone_pgdat;
7429         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7430
7431         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
7432                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
7433
7434         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
7435                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
7436
7437         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
7438                 return;
7439
7440         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
7441         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
7442             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
7443              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
7444                 /*
7445                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
7446                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
7447                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
7448                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
7449                  * ratelimit its work.
7450                  */
7451                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
7452                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
7453                 return;
7454         }
7455
7456         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
7457                                       gfp_flags);
7458         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
7459 }
7460
7461 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
7462 /*
7463  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
7464  * freed pages.
7465  *
7466  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
7467  * LRU order by reclaiming preferentially
7468  * inactive > active > active referenced > active mapped
7469  */
7470 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
7471 {
7472         struct scan_control sc = {
7473                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
7474                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
7475                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
7476                 .priority = DEF_PRIORITY,
7477                 .may_writepage = 1,
7478                 .may_unmap = 1,
7479                 .may_swap = 1,
7480                 .hibernation_mode = 1,
7481         };
7482         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
7483         unsigned long nr_reclaimed;
7484         unsigned int noreclaim_flag;
7485
7486         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7487         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7488         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7489
7490         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
7491
7492         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7493         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7494         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7495
7496         return nr_reclaimed;
7497 }
7498 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
7499
7500 /*
7501  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
7502  */
7503 void kswapd_run(int nid)
7504 {
7505         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7506
7507         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7508         if (!pgdat->kswapd) {
7509                 pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
7510                 if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
7511                         /* failure at boot is fatal */
7512                         BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
7513                         pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
7514                         pgdat->kswapd = NULL;
7515                 }
7516         }
7517         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7518 }
7519
7520 /*
7521  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
7522  * be holding mem_hotplug_begin/done().
7523  */
7524 void kswapd_stop(int nid)
7525 {
7526         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7527         struct task_struct *kswapd;
7528
7529         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7530         kswapd = pgdat->kswapd;
7531         if (kswapd) {
7532                 kthread_stop(kswapd);
7533                 pgdat->kswapd = NULL;
7534         }
7535         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7536 }
7537
7538 static int __init kswapd_init(void)
7539 {
7540         int nid;
7541
7542         swap_setup();
7543         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
7544                 kswapd_run(nid);
7545         return 0;
7546 }
7547
7548 module_init(kswapd_init)
7549
7550 #ifdef CONFIG_NUMA
7551 /*
7552  * Node reclaim mode
7553  *
7554  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
7555  * the watermarks.
7556  */
7557 int node_reclaim_mode __read_mostly;
7558
7559 /*
7560  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
7561  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
7562  * a zone.
7563  */
7564 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
7565
7566 /*
7567  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
7568  * occur.
7569  */
7570 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
7571
7572 /*
7573  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
7574  * slab reclaim needs to occur.
7575  */
7576 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
7577
7578 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
7579 {
7580         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
7581         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
7582                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
7583
7584         /*
7585          * It's possible for there to be more file mapped pages than
7586          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
7587          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
7588          */
7589         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
7590 }
7591
7592 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
7593 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
7594 {
7595         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
7596         unsigned long delta = 0;
7597
7598         /*
7599          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
7600          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
7601          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
7602          * a better estimate
7603          */
7604         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
7605                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
7606         else
7607                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
7608
7609         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
7610         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
7611                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
7612
7613         /* Watch for any possible underflows due to delta */
7614         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
7615                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
7616
7617         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
7618 }
7619
7620 /*
7621  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
7622  */
7623 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7624 {
7625         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
7626         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
7627         struct task_struct *p = current;
7628         unsigned int noreclaim_flag;
7629         struct scan_control sc = {
7630                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
7631                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7632                 .order = order,
7633                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
7634                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
7635                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
7636                 .may_swap = 1,
7637                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
7638         };
7639         unsigned long pflags;
7640
7641         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
7642                                            sc.gfp_mask);
7643
7644         cond_resched();
7645         psi_memstall_enter(&pflags);
7646         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7647         /*
7648          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
7649          */
7650         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7651         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
7652
7653         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages ||
7654             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) > pgdat->min_slab_pages) {
7655                 /*
7656                  * Free memory by calling shrink node with increasing
7657                  * priorities until we have enough memory freed.
7658                  */
7659                 do {
7660                         shrink_node(pgdat, &sc);
7661                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
7662         }
7663
7664         set_task_reclaim_state(p, NULL);
7665         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7666         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7667         psi_memstall_leave(&pflags);
7668
7669         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
7670
7671         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
7672 }
7673
7674 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7675 {
7676         int ret;
7677
7678         /*
7679          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
7680          * slab pages if we are over the defined limits.
7681          *
7682          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
7683          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
7684          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
7685          * if less than a specified percentage of the node is used by
7686          * unmapped file backed pages.
7687          */
7688         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
7689             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
7690             pgdat->min_slab_pages)
7691                 return NODE_RECLAIM_FULL;
7692
7693         /*
7694          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
7695          */
7696         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
7697                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7698
7699         /*
7700          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
7701          * have associated processors. This will favor the local processor
7702          * over remote processors and spread off node memory allocations
7703          * as wide as possible.
7704          */
7705         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
7706                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7707
7708         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
7709                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7710
7711         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
7712         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
7713
7714         if (!ret)
7715                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
7716
7717         return ret;
7718 }
7719 #endif
7720
7721 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
7722 {
7723         struct folio_batch fbatch;
7724         unsigned i;
7725
7726         folio_batch_init(&fbatch);
7727         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
7728                 struct page *page = pvec->pages[i];
7729
7730                 if (PageTransTail(page))
7731                         continue;
7732                 folio_batch_add(&fbatch, page_folio(page));
7733         }
7734         check_move_unevictable_folios(&fbatch);
7735 }
7736 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);
7737
7738 /**
7739  * check_move_unevictable_folios - Move evictable folios to appropriate zone
7740  * lru list
7741  * @fbatch: Batch of lru folios to check.
7742  *
7743  * Checks folios for evictability, if an evictable folio is in the unevictable
7744  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
7745  * should be only used for lru folios.
7746  */
7747 void check_move_unevictable_folios(struct folio_batch *fbatch)
7748 {
7749         struct lruvec *lruvec = NULL;
7750         int pgscanned = 0;
7751         int pgrescued = 0;
7752         int i;
7753
7754         for (i = 0; i < fbatch->nr; i++) {
7755                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
7756                 int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
7757
7758                 pgscanned += nr_pages;
7759
7760                 /* block memcg migration while the folio moves between lrus */
7761                 if (!folio_test_clear_lru(folio))
7762                         continue;
7763
7764                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
7765                 if (folio_evictable(folio) && folio_test_unevictable(folio)) {
7766                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
7767                         folio_clear_unevictable(folio);
7768                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
7769                         pgrescued += nr_pages;
7770                 }
7771                 folio_set_lru(folio);
7772         }
7773
7774         if (lruvec) {
7775                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
7776                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7777                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
7778         } else if (pgscanned) {
7779                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7780         }
7781 }
7782 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_folios);
This page took 0.449776 seconds and 4 git commands to generate.