]> Git Repo - linux.git/blob - mm/vmscan.c
Merge tag 'pull-stable-struct_fd' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar ([email protected]).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for buffer_heads_over_limit */
30 #include <linux/mm_inline.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/rmap.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/compaction.h>
37 #include <linux/notifier.h>
38 #include <linux/delay.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/freezer.h>
41 #include <linux/memcontrol.h>
42 #include <linux/migrate.h>
43 #include <linux/delayacct.h>
44 #include <linux/sysctl.h>
45 #include <linux/memory-tiers.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/pagevec.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51 #include <linux/psi.h>
52 #include <linux/pagewalk.h>
53 #include <linux/shmem_fs.h>
54 #include <linux/ctype.h>
55 #include <linux/debugfs.h>
56 #include <linux/khugepaged.h>
57 #include <linux/rculist_nulls.h>
58 #include <linux/random.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/div64.h>
62
63 #include <linux/swapops.h>
64 #include <linux/balloon_compaction.h>
65 #include <linux/sched/sysctl.h>
66
67 #include "internal.h"
68 #include "swap.h"
69
70 #define CREATE_TRACE_POINTS
71 #include <trace/events/vmscan.h>
72
73 struct scan_control {
74         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
75         unsigned long nr_to_reclaim;
76
77         /*
78          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
79          * are scanned.
80          */
81         nodemask_t      *nodemask;
82
83         /*
84          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
85          * primary target of this reclaim invocation.
86          */
87         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
88
89         /*
90          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
91          */
92         unsigned long   anon_cost;
93         unsigned long   file_cost;
94
95 #ifdef CONFIG_MEMCG
96         /* Swappiness value for proactive reclaim. Always use sc_swappiness()! */
97         int *proactive_swappiness;
98 #endif
99
100         /* Can active folios be deactivated as part of reclaim? */
101 #define DEACTIVATE_ANON 1
102 #define DEACTIVATE_FILE 2
103         unsigned int may_deactivate:2;
104         unsigned int force_deactivate:1;
105         unsigned int skipped_deactivate:1;
106
107         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
108         unsigned int may_writepage:1;
109
110         /* Can mapped folios be reclaimed? */
111         unsigned int may_unmap:1;
112
113         /* Can folios be swapped as part of reclaim? */
114         unsigned int may_swap:1;
115
116         /* Not allow cache_trim_mode to be turned on as part of reclaim? */
117         unsigned int no_cache_trim_mode:1;
118
119         /* Has cache_trim_mode failed at least once? */
120         unsigned int cache_trim_mode_failed:1;
121
122         /* Proactive reclaim invoked by userspace through memory.reclaim */
123         unsigned int proactive:1;
124
125         /*
126          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
127          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
128          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
129          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
130          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
131          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
132          */
133         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
134         unsigned int memcg_low_skipped:1;
135
136         /* Shared cgroup tree walk failed, rescan the whole tree */
137         unsigned int memcg_full_walk:1;
138
139         unsigned int hibernation_mode:1;
140
141         /* One of the zones is ready for compaction */
142         unsigned int compaction_ready:1;
143
144         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
145         unsigned int cache_trim_mode:1;
146
147         /* The file folios on the current node are dangerously low */
148         unsigned int file_is_tiny:1;
149
150         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
151         unsigned int no_demotion:1;
152
153         /* Allocation order */
154         s8 order;
155
156         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
157         s8 priority;
158
159         /* The highest zone to isolate folios for reclaim from */
160         s8 reclaim_idx;
161
162         /* This context's GFP mask */
163         gfp_t gfp_mask;
164
165         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
166         unsigned long nr_scanned;
167
168         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
169         unsigned long nr_reclaimed;
170
171         struct {
172                 unsigned int dirty;
173                 unsigned int unqueued_dirty;
174                 unsigned int congested;
175                 unsigned int writeback;
176                 unsigned int immediate;
177                 unsigned int file_taken;
178                 unsigned int taken;
179         } nr;
180
181         /* for recording the reclaimed slab by now */
182         struct reclaim_state reclaim_state;
183 };
184
185 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
186 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field)                 \
187         do {                                                            \
188                 if ((_folio)->lru.prev != _base) {                      \
189                         struct folio *prev;                             \
190                                                                         \
191                         prev = lru_to_folio(&(_folio->lru));            \
192                         prefetchw(&prev->_field);                       \
193                 }                                                       \
194         } while (0)
195 #else
196 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field) do { } while (0)
197 #endif
198
199 /*
200  * From 0 .. MAX_SWAPPINESS.  Higher means more swappy.
201  */
202 int vm_swappiness = 60;
203
204 #ifdef CONFIG_MEMCG
205
206 /* Returns true for reclaim through cgroup limits or cgroup interfaces. */
207 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
208 {
209         return sc->target_mem_cgroup;
210 }
211
212 /*
213  * Returns true for reclaim on the root cgroup. This is true for direct
214  * allocator reclaim and reclaim through cgroup interfaces on the root cgroup.
215  */
216 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
217 {
218         return !sc->target_mem_cgroup || mem_cgroup_is_root(sc->target_mem_cgroup);
219 }
220
221 /**
222  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
223  * @sc: scan_control in question
224  *
225  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
226  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
227  * shrink_folio_list() is used for throttling instead, which lacks all the
228  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
229  * allocation and configurability.
230  *
231  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
232  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
233  */
234 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
235 {
236         if (!cgroup_reclaim(sc))
237                 return true;
238 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
239         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
240                 return true;
241 #endif
242         return false;
243 }
244
245 static int sc_swappiness(struct scan_control *sc, struct mem_cgroup *memcg)
246 {
247         if (sc->proactive && sc->proactive_swappiness)
248                 return *sc->proactive_swappiness;
249         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
250 }
251 #else
252 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
253 {
254         return false;
255 }
256
257 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
258 {
259         return true;
260 }
261
262 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
263 {
264         return true;
265 }
266
267 static int sc_swappiness(struct scan_control *sc, struct mem_cgroup *memcg)
268 {
269         return READ_ONCE(vm_swappiness);
270 }
271 #endif
272
273 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
274                                    struct reclaim_state *rs)
275 {
276         /* Check for an overwrite */
277         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
278
279         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
280         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
281
282         task->reclaim_state = rs;
283 }
284
285 /*
286  * flush_reclaim_state(): add pages reclaimed outside of LRU-based reclaim to
287  * scan_control->nr_reclaimed.
288  */
289 static void flush_reclaim_state(struct scan_control *sc)
290 {
291         /*
292          * Currently, reclaim_state->reclaimed includes three types of pages
293          * freed outside of vmscan:
294          * (1) Slab pages.
295          * (2) Clean file pages from pruned inodes (on highmem systems).
296          * (3) XFS freed buffer pages.
297          *
298          * For all of these cases, we cannot universally link the pages to a
299          * single memcg. For example, a memcg-aware shrinker can free one object
300          * charged to the target memcg, causing an entire page to be freed.
301          * If we count the entire page as reclaimed from the memcg, we end up
302          * overestimating the reclaimed amount (potentially under-reclaiming).
303          *
304          * Only count such pages for global reclaim to prevent under-reclaiming
305          * from the target memcg; preventing unnecessary retries during memcg
306          * charging and false positives from proactive reclaim.
307          *
308          * For uncommon cases where the freed pages were actually mostly
309          * charged to the target memcg, we end up underestimating the reclaimed
310          * amount. This should be fine. The freed pages will be uncharged
311          * anyway, even if they are not counted here properly, and we will be
312          * able to make forward progress in charging (which is usually in a
313          * retry loop).
314          *
315          * We can go one step further, and report the uncharged objcg pages in
316          * memcg reclaim, to make reporting more accurate and reduce
317          * underestimation, but it's probably not worth the complexity for now.
318          */
319         if (current->reclaim_state && root_reclaim(sc)) {
320                 sc->nr_reclaimed += current->reclaim_state->reclaimed;
321                 current->reclaim_state->reclaimed = 0;
322         }
323 }
324
325 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
326 {
327         if (!numa_demotion_enabled)
328                 return false;
329         if (sc && sc->no_demotion)
330                 return false;
331         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
332                 return false;
333
334         return true;
335 }
336
337 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
338                                           int nid,
339                                           struct scan_control *sc)
340 {
341         if (memcg == NULL) {
342                 /*
343                  * For non-memcg reclaim, is there
344                  * space in any swap device?
345                  */
346                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
347                         return true;
348         } else {
349                 /* Is the memcg below its swap limit? */
350                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
351                         return true;
352         }
353
354         /*
355          * The page can not be swapped.
356          *
357          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
358          */
359         return can_demote(nid, sc);
360 }
361
362 /*
363  * This misses isolated folios which are not accounted for to save counters.
364  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
365  * not expected that isolated folios will be a dominating factor.
366  */
367 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
368 {
369         unsigned long nr;
370
371         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
372                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
373         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
374                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
375                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
376
377         return nr;
378 }
379
380 /**
381  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
382  * @lruvec: lru vector
383  * @lru: lru to use
384  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
385  */
386 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
387                                      int zone_idx)
388 {
389         unsigned long size = 0;
390         int zid;
391
392         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
393                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
394
395                 if (!managed_zone(zone))
396                         continue;
397
398                 if (!mem_cgroup_disabled())
399                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
400                 else
401                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
402         }
403         return size;
404 }
405
406 static unsigned long drop_slab_node(int nid)
407 {
408         unsigned long freed = 0;
409         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
410
411         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
412         do {
413                 freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
414         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
415
416         return freed;
417 }
418
419 void drop_slab(void)
420 {
421         int nid;
422         int shift = 0;
423         unsigned long freed;
424
425         do {
426                 freed = 0;
427                 for_each_online_node(nid) {
428                         if (fatal_signal_pending(current))
429                                 return;
430
431                         freed += drop_slab_node(nid);
432                 }
433         } while ((freed >> shift++) > 1);
434 }
435
436 static int reclaimer_offset(void)
437 {
438         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
439                         PGDEMOTE_DIRECT - PGDEMOTE_KSWAPD);
440         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
441                         PGDEMOTE_KHUGEPAGED - PGDEMOTE_KSWAPD);
442         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
443                         PGSCAN_DIRECT - PGSCAN_KSWAPD);
444         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
445                         PGSCAN_KHUGEPAGED - PGSCAN_KSWAPD);
446
447         if (current_is_kswapd())
448                 return 0;
449         if (current_is_khugepaged())
450                 return PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD;
451         return PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD;
452 }
453
454 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
455 {
456         /*
457          * A freeable page cache folio is referenced only by the caller
458          * that isolated the folio, the page cache and optional filesystem
459          * private data at folio->private.
460          */
461         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
462                 1 + folio_nr_pages(folio);
463 }
464
465 /*
466  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
467  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
468  * fsync(), msync() or close().
469  *
470  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
471  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
472  * that folio is locked, the mapping is pinned.
473  *
474  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
475  * __GFP_FS.
476  */
477 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
478                                 struct folio *folio, int error)
479 {
480         folio_lock(folio);
481         if (folio_mapping(folio) == mapping)
482                 mapping_set_error(mapping, error);
483         folio_unlock(folio);
484 }
485
486 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
487 {
488         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
489         int i;
490
491         /*
492          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
493          * throttle as the system is likely near OOM.
494          */
495         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
496                 return true;
497
498         /*
499          * If there are a lot of dirty/writeback folios then do not
500          * throttle as throttling will occur when the folios cycle
501          * towards the end of the LRU if still under writeback.
502          */
503         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
504                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
505
506                 if (!managed_zone(zone))
507                         continue;
508
509                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
510                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
511                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
512         }
513         if (2 * write_pending <= reclaimable)
514                 return true;
515
516         return false;
517 }
518
519 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
520 {
521         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
522         long timeout, ret;
523         DEFINE_WAIT(wait);
524
525         /*
526          * Do not throttle user workers, kthreads other than kswapd or
527          * workqueues. They may be required for reclaim to make
528          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
529          */
530         if (!current_is_kswapd() &&
531             current->flags & (PF_USER_WORKER|PF_KTHREAD)) {
532                 cond_resched();
533                 return;
534         }
535
536         /*
537          * These figures are pulled out of thin air.
538          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
539          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
540          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
541          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
542          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
543          * writeback to a slow device to excessive referenced folios at the tail
544          * of the inactive LRU.
545          */
546         switch(reason) {
547         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
548                 timeout = HZ/10;
549
550                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
551                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
552                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
553                 }
554
555                 break;
556         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
557                 fallthrough;
558         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
559                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
560                         cond_resched();
561                         return;
562                 }
563
564                 timeout = 1;
565
566                 break;
567         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
568                 timeout = HZ/50;
569                 break;
570         default:
571                 WARN_ON_ONCE(1);
572                 timeout = HZ;
573                 break;
574         }
575
576         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
577         ret = schedule_timeout(timeout);
578         finish_wait(wqh, &wait);
579
580         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
581                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
582
583         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
584                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
585                                 reason);
586 }
587
588 /*
589  * Account for folios written if tasks are throttled waiting on dirty
590  * folios to clean. If enough folios have been cleaned since throttling
591  * started then wakeup the throttled tasks.
592  */
593 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
594                                                         int nr_throttled)
595 {
596         unsigned long nr_written;
597
598         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
599
600         /*
601          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
602          * be synchronised. However, given that the system is
603          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
604          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
605          * timeout guarantees forward progress.
606          */
607         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
608                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
609
610         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
611                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
612 }
613
614 /* possible outcome of pageout() */
615 typedef enum {
616         /* failed to write folio out, folio is locked */
617         PAGE_KEEP,
618         /* move folio to the active list, folio is locked */
619         PAGE_ACTIVATE,
620         /* folio has been sent to the disk successfully, folio is unlocked */
621         PAGE_SUCCESS,
622         /* folio is clean and locked */
623         PAGE_CLEAN,
624 } pageout_t;
625
626 /*
627  * pageout is called by shrink_folio_list() for each dirty folio.
628  * Calls ->writepage().
629  */
630 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
631                          struct swap_iocb **plug, struct list_head *folio_list)
632 {
633         /*
634          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
635          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
636          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
637          * stalls if we need to run get_block().  We could test
638          * PagePrivate for that.
639          *
640          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
641          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
642          * will block.
643          *
644          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
645          * block, for some throttling. This happens by accident, because
646          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
647          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
648          */
649         if (!is_page_cache_freeable(folio))
650                 return PAGE_KEEP;
651         if (!mapping) {
652                 /*
653                  * Some data journaling orphaned folios can have
654                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
655                  */
656                 if (folio_test_private(folio)) {
657                         if (try_to_free_buffers(folio)) {
658                                 folio_clear_dirty(folio);
659                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
660                                 return PAGE_CLEAN;
661                         }
662                 }
663                 return PAGE_KEEP;
664         }
665         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
666                 return PAGE_ACTIVATE;
667
668         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
669                 int res;
670                 struct writeback_control wbc = {
671                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
672                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
673                         .range_start = 0,
674                         .range_end = LLONG_MAX,
675                         .for_reclaim = 1,
676                         .swap_plug = plug,
677                 };
678
679                 /*
680                  * The large shmem folio can be split if CONFIG_THP_SWAP is
681                  * not enabled or contiguous swap entries are failed to
682                  * allocate.
683                  */
684                 if (shmem_mapping(mapping) && folio_test_large(folio))
685                         wbc.list = folio_list;
686
687                 folio_set_reclaim(folio);
688                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
689                 if (res < 0)
690                         handle_write_error(mapping, folio, res);
691                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
692                         folio_clear_reclaim(folio);
693                         return PAGE_ACTIVATE;
694                 }
695
696                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
697                         /* synchronous write or broken a_ops? */
698                         folio_clear_reclaim(folio);
699                 }
700                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
701                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
702                 return PAGE_SUCCESS;
703         }
704
705         return PAGE_CLEAN;
706 }
707
708 /*
709  * Same as remove_mapping, but if the folio is removed from the mapping, it
710  * gets returned with a refcount of 0.
711  */
712 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
713                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
714 {
715         int refcount;
716         void *shadow = NULL;
717
718         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
719         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
720
721         if (!folio_test_swapcache(folio))
722                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
723         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
724         /*
725          * The non racy check for a busy folio.
726          *
727          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
728          * a ref to the folio, it may be possible that they dirty it then
729          * drop the reference. So if the dirty flag is tested before the
730          * refcount here, then the following race may occur:
731          *
732          * get_user_pages(&page);
733          * [user mapping goes away]
734          * write_to(page);
735          *                              !folio_test_dirty(folio)    [good]
736          * folio_set_dirty(folio);
737          * folio_put(folio);
738          *                              !refcount(folio)   [good, discard it]
739          *
740          * [oops, our write_to data is lost]
741          *
742          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
743          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the folio->flags
744          * load is not satisfied before that of folio->_refcount.
745          *
746          * Note that if the dirty flag is always set via folio_mark_dirty,
747          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
748          */
749         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
750         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
751                 goto cannot_free;
752         /* note: atomic_cmpxchg in folio_ref_freeze provides the smp_rmb */
753         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
754                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
755                 goto cannot_free;
756         }
757
758         if (folio_test_swapcache(folio)) {
759                 swp_entry_t swap = folio->swap;
760
761                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
762                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
763                 __delete_from_swap_cache(folio, swap, shadow);
764                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
765                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
766                 put_swap_folio(folio, swap);
767         } else {
768                 void (*free_folio)(struct folio *);
769
770                 free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
771                 /*
772                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
773                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
774                  *
775                  * But don't store shadows in an address space that is
776                  * already exiting.  This is not just an optimization,
777                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
778                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
779                  * back.
780                  *
781                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
782                  * only page cache folios found in these are zero pages
783                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
784                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
785                  * same address_space.
786                  */
787                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
788                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
789                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
790                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
791                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
792                 if (mapping_shrinkable(mapping))
793                         inode_add_lru(mapping->host);
794                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
795
796                 if (free_folio)
797                         free_folio(folio);
798         }
799
800         return 1;
801
802 cannot_free:
803         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
804         if (!folio_test_swapcache(folio))
805                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
806         return 0;
807 }
808
809 /**
810  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
811  * @mapping: The address space.
812  * @folio: The folio to remove.
813  *
814  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
815  * on it, removal will fail.
816  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
817  * could not be removed.
818  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
819  * hold its lock.
820  */
821 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
822 {
823         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
824                 /*
825                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
826                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
827                  * atomic operation.
828                  */
829                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
830                 return folio_nr_pages(folio);
831         }
832         return 0;
833 }
834
835 /**
836  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
837  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
838  *
839  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
840  * The folio may still be unevictable for other reasons.
841  *
842  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
843  */
844 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
845 {
846         folio_add_lru(folio);
847         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
848 }
849
850 enum folio_references {
851         FOLIOREF_RECLAIM,
852         FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN,
853         FOLIOREF_KEEP,
854         FOLIOREF_ACTIVATE,
855 };
856
857 static enum folio_references folio_check_references(struct folio *folio,
858                                                   struct scan_control *sc)
859 {
860         int referenced_ptes, referenced_folio;
861         unsigned long vm_flags;
862
863         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
864                                            &vm_flags);
865         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
866
867         /*
868          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
869          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
870          */
871         if (vm_flags & VM_LOCKED)
872                 return FOLIOREF_ACTIVATE;
873
874         /*
875          * There are two cases to consider.
876          * 1) Rmap lock contention: rotate.
877          * 2) Skip the non-shared swapbacked folio mapped solely by
878          *    the exiting or OOM-reaped process.
879          */
880         if (referenced_ptes == -1)
881                 return FOLIOREF_KEEP;
882
883         if (referenced_ptes) {
884                 /*
885                  * All mapped folios start out with page table
886                  * references from the instantiating fault, so we need
887                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
888                  * than once.
889                  *
890                  * Mark it and spare it for another trip around the
891                  * inactive list.  Another page table reference will
892                  * lead to its activation.
893                  *
894                  * Note: the mark is set for activated folios as well
895                  * so that recently deactivated but used folios are
896                  * quickly recovered.
897                  */
898                 folio_set_referenced(folio);
899
900                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
901                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
902
903                 /*
904                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
905                  */
906                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio))
907                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
908
909                 return FOLIOREF_KEEP;
910         }
911
912         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
913         if (referenced_folio && folio_is_file_lru(folio))
914                 return FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN;
915
916         return FOLIOREF_RECLAIM;
917 }
918
919 /* Check if a folio is dirty or under writeback */
920 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
921                                        bool *dirty, bool *writeback)
922 {
923         struct address_space *mapping;
924
925         /*
926          * Anonymous folios are not handled by flushers and must be written
927          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them.
928          * MADV_FREE anonymous folios are put into inactive file list too.
929          * They could be mistakenly treated as file lru. So further anon
930          * test is needed.
931          */
932         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
933             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
934                 *dirty = false;
935                 *writeback = false;
936                 return;
937         }
938
939         /* By default assume that the folio flags are accurate */
940         *dirty = folio_test_dirty(folio);
941         *writeback = folio_test_writeback(folio);
942
943         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
944         if (!folio_test_private(folio))
945                 return;
946
947         mapping = folio_mapping(folio);
948         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
949                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(folio, dirty, writeback);
950 }
951
952 struct folio *alloc_migrate_folio(struct folio *src, unsigned long private)
953 {
954         struct folio *dst;
955         nodemask_t *allowed_mask;
956         struct migration_target_control *mtc;
957
958         mtc = (struct migration_target_control *)private;
959
960         allowed_mask = mtc->nmask;
961         /*
962          * make sure we allocate from the target node first also trying to
963          * demote or reclaim pages from the target node via kswapd if we are
964          * low on free memory on target node. If we don't do this and if
965          * we have free memory on the slower(lower) memtier, we would start
966          * allocating pages from slower(lower) memory tiers without even forcing
967          * a demotion of cold pages from the target memtier. This can result
968          * in the kernel placing hot pages in slower(lower) memory tiers.
969          */
970         mtc->nmask = NULL;
971         mtc->gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
972         dst = alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
973         if (dst)
974                 return dst;
975
976         mtc->gfp_mask &= ~__GFP_THISNODE;
977         mtc->nmask = allowed_mask;
978
979         return alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
980 }
981
982 /*
983  * Take folios on @demote_folios and attempt to demote them to another node.
984  * Folios which are not demoted are left on @demote_folios.
985  */
986 static unsigned int demote_folio_list(struct list_head *demote_folios,
987                                      struct pglist_data *pgdat)
988 {
989         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
990         unsigned int nr_succeeded;
991         nodemask_t allowed_mask;
992
993         struct migration_target_control mtc = {
994                 /*
995                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
996                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
997                  * instead of migrated.
998                  */
999                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) | __GFP_NOWARN |
1000                         __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1001                 .nid = target_nid,
1002                 .nmask = &allowed_mask,
1003                 .reason = MR_DEMOTION,
1004         };
1005
1006         if (list_empty(demote_folios))
1007                 return 0;
1008
1009         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1010                 return 0;
1011
1012         node_get_allowed_targets(pgdat, &allowed_mask);
1013
1014         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1015         migrate_pages(demote_folios, alloc_migrate_folio, NULL,
1016                       (unsigned long)&mtc, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1017                       &nr_succeeded);
1018
1019         return nr_succeeded;
1020 }
1021
1022 static bool may_enter_fs(struct folio *folio, gfp_t gfp_mask)
1023 {
1024         if (gfp_mask & __GFP_FS)
1025                 return true;
1026         if (!folio_test_swapcache(folio) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
1027                 return false;
1028         /*
1029          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1030          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1031          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1032          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1033          * is safe.
1034          */
1035         return !data_race(folio_swap_flags(folio) & SWP_FS_OPS);
1036 }
1037
1038 /*
1039  * shrink_folio_list() returns the number of reclaimed pages
1040  */
1041 static unsigned int shrink_folio_list(struct list_head *folio_list,
1042                 struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc,
1043                 struct reclaim_stat *stat, bool ignore_references)
1044 {
1045         struct folio_batch free_folios;
1046         LIST_HEAD(ret_folios);
1047         LIST_HEAD(demote_folios);
1048         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1049         unsigned int pgactivate = 0;
1050         bool do_demote_pass;
1051         struct swap_iocb *plug = NULL;
1052
1053         folio_batch_init(&free_folios);
1054         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1055         cond_resched();
1056         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1057
1058 retry:
1059         while (!list_empty(folio_list)) {
1060                 struct address_space *mapping;
1061                 struct folio *folio;
1062                 enum folio_references references = FOLIOREF_RECLAIM;
1063                 bool dirty, writeback;
1064                 unsigned int nr_pages;
1065
1066                 cond_resched();
1067
1068                 folio = lru_to_folio(folio_list);
1069                 list_del(&folio->lru);
1070
1071                 if (!folio_trylock(folio))
1072                         goto keep;
1073
1074                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1075
1076                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1077
1078                 /* Account the number of base pages */
1079                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1080
1081                 if (unlikely(!folio_evictable(folio)))
1082                         goto activate_locked;
1083
1084                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1085                         goto keep_locked;
1086
1087                 /* folio_update_gen() tried to promote this page? */
1088                 if (lru_gen_enabled() && !ignore_references &&
1089                     folio_mapped(folio) && folio_test_referenced(folio))
1090                         goto keep_locked;
1091
1092                 /*
1093                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1094                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1095                  * folios if the tail of the LRU is all dirty unqueued folios.
1096                  */
1097                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1098                 if (dirty || writeback)
1099                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1100
1101                 if (dirty && !writeback)
1102                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1103
1104                 /*
1105                  * Treat this folio as congested if folios are cycling
1106                  * through the LRU so quickly that the folios marked
1107                  * for immediate reclaim are making it to the end of
1108                  * the LRU a second time.
1109                  */
1110                 if (writeback && folio_test_reclaim(folio))
1111                         stat->nr_congested += nr_pages;
1112
1113                 /*
1114                  * If a folio at the tail of the LRU is under writeback, there
1115                  * are three cases to consider.
1116                  *
1117                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number
1118                  *    of folios under writeback and this folio has both
1119                  *    the writeback and reclaim flags set, then it
1120                  *    indicates that folios are being queued for I/O but
1121                  *    are being recycled through the LRU before the I/O
1122                  *    can complete. Waiting on the folio itself risks an
1123                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback
1124                  *    the folio due to I/O error or disconnected storage
1125                  *    so instead note that the LRU is being scanned too
1126                  *    quickly and the caller can stall after the folio
1127                  *    list has been processed.
1128                  *
1129                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a folio that is
1130                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1131                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1132                  *    not to fs). In this case mark the folio for immediate
1133                  *    reclaim and continue scanning.
1134                  *
1135                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1136                  *    may not have submitted I/O yet. And the loop driver might
1137                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a folio for
1138                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1139                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1140                  *    would probably show more reasons.
1141                  *
1142                  * 3) Legacy memcg encounters a folio that already has the
1143                  *    reclaim flag set. memcg does not have any dirty folio
1144                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1145                  *    folios are in writeback and there is nothing else to
1146                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1147                  *
1148                  * In cases 1) and 2) we activate the folios to get them out of
1149                  * the way while we continue scanning for clean folios on the
1150                  * inactive list and refilling from the active list. The
1151                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1152                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1153                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1154                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1155                  * takes to write them to disk.
1156                  */
1157                 if (folio_test_writeback(folio)) {
1158                         /* Case 1 above */
1159                         if (current_is_kswapd() &&
1160                             folio_test_reclaim(folio) &&
1161                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1162                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1163                                 goto activate_locked;
1164
1165                         /* Case 2 above */
1166                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1167                             !folio_test_reclaim(folio) ||
1168                             !may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask)) {
1169                                 /*
1170                                  * This is slightly racy -
1171                                  * folio_end_writeback() might have
1172                                  * just cleared the reclaim flag, then
1173                                  * setting the reclaim flag here ends up
1174                                  * interpreted as the readahead flag - but
1175                                  * that does not matter enough to care.
1176                                  * What we do want is for this folio to
1177                                  * have the reclaim flag set next time
1178                                  * memcg reclaim reaches the tests above,
1179                                  * so it will then wait for writeback to
1180                                  * avoid OOM; and it's also appropriate
1181                                  * in global reclaim.
1182                                  */
1183                                 folio_set_reclaim(folio);
1184                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1185                                 goto activate_locked;
1186
1187                         /* Case 3 above */
1188                         } else {
1189                                 folio_unlock(folio);
1190                                 folio_wait_writeback(folio);
1191                                 /* then go back and try same folio again */
1192                                 list_add_tail(&folio->lru, folio_list);
1193                                 continue;
1194                         }
1195                 }
1196
1197                 if (!ignore_references)
1198                         references = folio_check_references(folio, sc);
1199
1200                 switch (references) {
1201                 case FOLIOREF_ACTIVATE:
1202                         goto activate_locked;
1203                 case FOLIOREF_KEEP:
1204                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1205                         goto keep_locked;
1206                 case FOLIOREF_RECLAIM:
1207                 case FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN:
1208                         ; /* try to reclaim the folio below */
1209                 }
1210
1211                 /*
1212                  * Before reclaiming the folio, try to relocate
1213                  * its contents to another node.
1214                  */
1215                 if (do_demote_pass &&
1216                     (thp_migration_supported() || !folio_test_large(folio))) {
1217                         list_add(&folio->lru, &demote_folios);
1218                         folio_unlock(folio);
1219                         continue;
1220                 }
1221
1222                 /*
1223                  * Anonymous process memory has backing store?
1224                  * Try to allocate it some swap space here.
1225                  * Lazyfree folio could be freed directly
1226                  */
1227                 if (folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio)) {
1228                         if (!folio_test_swapcache(folio)) {
1229                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1230                                         goto keep_locked;
1231                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1232                                         goto keep_locked;
1233                                 if (folio_test_large(folio)) {
1234                                         /* cannot split folio, skip it */
1235                                         if (!can_split_folio(folio, 1, NULL))
1236                                                 goto activate_locked;
1237                                         /*
1238                                          * Split partially mapped folios right away.
1239                                          * We can free the unmapped pages without IO.
1240                                          */
1241                                         if (data_race(!list_empty(&folio->_deferred_list) &&
1242                                             folio_test_partially_mapped(folio)) &&
1243                                             split_folio_to_list(folio, folio_list))
1244                                                 goto activate_locked;
1245                                 }
1246                                 if (!add_to_swap(folio)) {
1247                                         int __maybe_unused order = folio_order(folio);
1248
1249                                         if (!folio_test_large(folio))
1250                                                 goto activate_locked_split;
1251                                         /* Fallback to swap normal pages */
1252                                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1253                                                 goto activate_locked;
1254 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1255                                         if (nr_pages >= HPAGE_PMD_NR) {
1256                                                 count_memcg_folio_events(folio,
1257                                                         THP_SWPOUT_FALLBACK, 1);
1258                                                 count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1259                                         }
1260                                         count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_SWPOUT_FALLBACK);
1261 #endif
1262                                         if (!add_to_swap(folio))
1263                                                 goto activate_locked_split;
1264                                 }
1265                         }
1266                 }
1267
1268                 /*
1269                  * If the folio was split above, the tail pages will make
1270                  * their own pass through this function and be accounted
1271                  * then.
1272                  */
1273                 if ((nr_pages > 1) && !folio_test_large(folio)) {
1274                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1275                         nr_pages = 1;
1276                 }
1277
1278                 /*
1279                  * The folio is mapped into the page tables of one or more
1280                  * processes. Try to unmap it here.
1281                  */
1282                 if (folio_mapped(folio)) {
1283                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1284                         bool was_swapbacked = folio_test_swapbacked(folio);
1285
1286                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
1287                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1288                         /*
1289                          * Without TTU_SYNC, try_to_unmap will only begin to
1290                          * hold PTL from the first present PTE within a large
1291                          * folio. Some initial PTEs might be skipped due to
1292                          * races with parallel PTE writes in which PTEs can be
1293                          * cleared temporarily before being written new present
1294                          * values. This will lead to a large folio is still
1295                          * mapped while some subpages have been partially
1296                          * unmapped after try_to_unmap; TTU_SYNC helps
1297                          * try_to_unmap acquire PTL from the first PTE,
1298                          * eliminating the influence of temporary PTE values.
1299                          */
1300                         if (folio_test_large(folio))
1301                                 flags |= TTU_SYNC;
1302
1303                         try_to_unmap(folio, flags);
1304                         if (folio_mapped(folio)) {
1305                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1306                                 if (!was_swapbacked &&
1307                                     folio_test_swapbacked(folio))
1308                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1309                                 goto activate_locked;
1310                         }
1311                 }
1312
1313                 /*
1314                  * Folio is unmapped now so it cannot be newly pinned anymore.
1315                  * No point in trying to reclaim folio if it is pinned.
1316                  * Furthermore we don't want to reclaim underlying fs metadata
1317                  * if the folio is pinned and thus potentially modified by the
1318                  * pinning process as that may upset the filesystem.
1319                  */
1320                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1321                         goto activate_locked;
1322
1323                 mapping = folio_mapping(folio);
1324                 if (folio_test_dirty(folio)) {
1325                         /*
1326                          * Only kswapd can writeback filesystem folios
1327                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1328                          * injecting inefficient single-folio I/O into
1329                          * flusher writeback as much as possible: only
1330                          * write folios when we've encountered many
1331                          * dirty folios, and when we've already scanned
1332                          * the rest of the LRU for clean folios and see
1333                          * the same dirty folios again (with the reclaim
1334                          * flag set).
1335                          */
1336                         if (folio_is_file_lru(folio) &&
1337                             (!current_is_kswapd() ||
1338                              !folio_test_reclaim(folio) ||
1339                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1340                                 /*
1341                                  * Immediately reclaim when written back.
1342                                  * Similar in principle to folio_deactivate()
1343                                  * except we already have the folio isolated
1344                                  * and know it's dirty
1345                                  */
1346                                 node_stat_mod_folio(folio, NR_VMSCAN_IMMEDIATE,
1347                                                 nr_pages);
1348                                 folio_set_reclaim(folio);
1349
1350                                 goto activate_locked;
1351                         }
1352
1353                         if (references == FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN)
1354                                 goto keep_locked;
1355                         if (!may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask))
1356                                 goto keep_locked;
1357                         if (!sc->may_writepage)
1358                                 goto keep_locked;
1359
1360                         /*
1361                          * Folio is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1362                          * potentially exists to avoid CPU writes after I/O
1363                          * starts and then write it out here.
1364                          */
1365                         try_to_unmap_flush_dirty();
1366                         switch (pageout(folio, mapping, &plug, folio_list)) {
1367                         case PAGE_KEEP:
1368                                 goto keep_locked;
1369                         case PAGE_ACTIVATE:
1370                                 /*
1371                                  * If shmem folio is split when writeback to swap,
1372                                  * the tail pages will make their own pass through
1373                                  * this function and be accounted then.
1374                                  */
1375                                 if (nr_pages > 1 && !folio_test_large(folio)) {
1376                                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1377                                         nr_pages = 1;
1378                                 }
1379                                 goto activate_locked;
1380                         case PAGE_SUCCESS:
1381                                 if (nr_pages > 1 && !folio_test_large(folio)) {
1382                                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1383                                         nr_pages = 1;
1384                                 }
1385                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1386
1387                                 if (folio_test_writeback(folio))
1388                                         goto keep;
1389                                 if (folio_test_dirty(folio))
1390                                         goto keep;
1391
1392                                 /*
1393                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1394                                  * ahead and try to reclaim the folio.
1395                                  */
1396                                 if (!folio_trylock(folio))
1397                                         goto keep;
1398                                 if (folio_test_dirty(folio) ||
1399                                     folio_test_writeback(folio))
1400                                         goto keep_locked;
1401                                 mapping = folio_mapping(folio);
1402                                 fallthrough;
1403                         case PAGE_CLEAN:
1404                                 ; /* try to free the folio below */
1405                         }
1406                 }
1407
1408                 /*
1409                  * If the folio has buffers, try to free the buffer
1410                  * mappings associated with this folio. If we succeed
1411                  * we try to free the folio as well.
1412                  *
1413                  * We do this even if the folio is dirty.
1414                  * filemap_release_folio() does not perform I/O, but it
1415                  * is possible for a folio to have the dirty flag set,
1416                  * but it is actually clean (all its buffers are clean).
1417                  * This happens if the buffers were written out directly,
1418                  * with submit_bh(). ext3 will do this, as well as
1419                  * the blockdev mapping.  filemap_release_folio() will
1420                  * discover that cleanness and will drop the buffers
1421                  * and mark the folio clean - it can be freed.
1422                  *
1423                  * Rarely, folios can have buffers and no ->mapping.
1424                  * These are the folios which were not successfully
1425                  * invalidated in truncate_cleanup_folio().  We try to
1426                  * drop those buffers here and if that worked, and the
1427                  * folio is no longer mapped into process address space
1428                  * (refcount == 1) it can be freed.  Otherwise, leave
1429                  * the folio on the LRU so it is swappable.
1430                  */
1431                 if (folio_needs_release(folio)) {
1432                         if (!filemap_release_folio(folio, sc->gfp_mask))
1433                                 goto activate_locked;
1434                         if (!mapping && folio_ref_count(folio) == 1) {
1435                                 folio_unlock(folio);
1436                                 if (folio_put_testzero(folio))
1437                                         goto free_it;
1438                                 else {
1439                                         /*
1440                                          * rare race with speculative reference.
1441                                          * the speculative reference will free
1442                                          * this folio shortly, so we may
1443                                          * increment nr_reclaimed here (and
1444                                          * leave it off the LRU).
1445                                          */
1446                                         nr_reclaimed += nr_pages;
1447                                         continue;
1448                                 }
1449                         }
1450                 }
1451
1452                 if (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio)) {
1453                         /* follow __remove_mapping for reference */
1454                         if (!folio_ref_freeze(folio, 1))
1455                                 goto keep_locked;
1456                         /*
1457                          * The folio has only one reference left, which is
1458                          * from the isolation. After the caller puts the
1459                          * folio back on the lru and drops the reference, the
1460                          * folio will be freed anyway. It doesn't matter
1461                          * which lru it goes on. So we don't bother checking
1462                          * the dirty flag here.
1463                          */
1464                         count_vm_events(PGLAZYFREED, nr_pages);
1465                         count_memcg_folio_events(folio, PGLAZYFREED, nr_pages);
1466                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
1467                                                          sc->target_mem_cgroup))
1468                         goto keep_locked;
1469
1470                 folio_unlock(folio);
1471 free_it:
1472                 /*
1473                  * Folio may get swapped out as a whole, need to account
1474                  * all pages in it.
1475                  */
1476                 nr_reclaimed += nr_pages;
1477
1478                 folio_undo_large_rmappable(folio);
1479                 if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1480                         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1481                         try_to_unmap_flush();
1482                         free_unref_folios(&free_folios);
1483                 }
1484                 continue;
1485
1486 activate_locked_split:
1487                 /*
1488                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1489                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1490                  */
1491                 if (nr_pages > 1) {
1492                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1493                         nr_pages = 1;
1494                 }
1495 activate_locked:
1496                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1497                 if (folio_test_swapcache(folio) &&
1498                     (mem_cgroup_swap_full(folio) || folio_test_mlocked(folio)))
1499                         folio_free_swap(folio);
1500                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1501                 if (!folio_test_mlocked(folio)) {
1502                         int type = folio_is_file_lru(folio);
1503                         folio_set_active(folio);
1504                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1505                         count_memcg_folio_events(folio, PGACTIVATE, nr_pages);
1506                 }
1507 keep_locked:
1508                 folio_unlock(folio);
1509 keep:
1510                 list_add(&folio->lru, &ret_folios);
1511                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio) ||
1512                                 folio_test_unevictable(folio), folio);
1513         }
1514         /* 'folio_list' is always empty here */
1515
1516         /* Migrate folios selected for demotion */
1517         stat->nr_demoted = demote_folio_list(&demote_folios, pgdat);
1518         nr_reclaimed += stat->nr_demoted;
1519         /* Folios that could not be demoted are still in @demote_folios */
1520         if (!list_empty(&demote_folios)) {
1521                 /* Folios which weren't demoted go back on @folio_list */
1522                 list_splice_init(&demote_folios, folio_list);
1523
1524                 /*
1525                  * goto retry to reclaim the undemoted folios in folio_list if
1526                  * desired.
1527                  *
1528                  * Reclaiming directly from top tier nodes is not often desired
1529                  * due to it breaking the LRU ordering: in general memory
1530                  * should be reclaimed from lower tier nodes and demoted from
1531                  * top tier nodes.
1532                  *
1533                  * However, disabling reclaim from top tier nodes entirely
1534                  * would cause ooms in edge scenarios where lower tier memory
1535                  * is unreclaimable for whatever reason, eg memory being
1536                  * mlocked or too hot to reclaim. We can disable reclaim
1537                  * from top tier nodes in proactive reclaim though as that is
1538                  * not real memory pressure.
1539                  */
1540                 if (!sc->proactive) {
1541                         do_demote_pass = false;
1542                         goto retry;
1543                 }
1544         }
1545
1546         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1547
1548         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1549         try_to_unmap_flush();
1550         free_unref_folios(&free_folios);
1551
1552         list_splice(&ret_folios, folio_list);
1553         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1554
1555         if (plug)
1556                 swap_write_unplug(plug);
1557         return nr_reclaimed;
1558 }
1559
1560 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1561                                            struct list_head *folio_list)
1562 {
1563         struct scan_control sc = {
1564                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1565                 .may_unmap = 1,
1566         };
1567         struct reclaim_stat stat;
1568         unsigned int nr_reclaimed;
1569         struct folio *folio, *next;
1570         LIST_HEAD(clean_folios);
1571         unsigned int noreclaim_flag;
1572
1573         list_for_each_entry_safe(folio, next, folio_list, lru) {
1574                 if (!folio_test_hugetlb(folio) && folio_is_file_lru(folio) &&
1575                     !folio_test_dirty(folio) && !__folio_test_movable(folio) &&
1576                     !folio_test_unevictable(folio)) {
1577                         folio_clear_active(folio);
1578                         list_move(&folio->lru, &clean_folios);
1579                 }
1580         }
1581
1582         /*
1583          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1584          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1585          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1586          * change in the future.
1587          */
1588         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1589         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&clean_folios, zone->zone_pgdat, &sc,
1590                                         &stat, true);
1591         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1592
1593         list_splice(&clean_folios, folio_list);
1594         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1595                             -(long)nr_reclaimed);
1596         /*
1597          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1598          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1599          * discard so isolated count will be mismatched.
1600          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1601          */
1602         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1603                             stat.nr_lazyfree_fail);
1604         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1605                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1606         return nr_reclaimed;
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1611  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1612  */
1613 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1614                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1615 {
1616         int zid;
1617
1618         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1619                 if (!nr_zone_taken[zid])
1620                         continue;
1621
1622                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1623         }
1624
1625 }
1626
1627 /*
1628  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1629  *
1630  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1631  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1632  * and working on them outside the LRU lock.
1633  *
1634  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1635  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1636  *
1637  * Lru_lock must be held before calling this function.
1638  *
1639  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1640  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1641  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1642  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1643  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1644  * @lru:        LRU list id for isolating
1645  *
1646  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1647  */
1648 static unsigned long isolate_lru_folios(unsigned long nr_to_scan,
1649                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1650                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1651                 enum lru_list lru)
1652 {
1653         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1654         unsigned long nr_taken = 0;
1655         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1656         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1657         unsigned long skipped = 0;
1658         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1659         LIST_HEAD(folios_skipped);
1660
1661         total_scan = 0;
1662         scan = 0;
1663         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1664                 struct list_head *move_to = src;
1665                 struct folio *folio;
1666
1667                 folio = lru_to_folio(src);
1668                 prefetchw_prev_lru_folio(folio, src, flags);
1669
1670                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1671                 total_scan += nr_pages;
1672
1673                 if (folio_zonenum(folio) > sc->reclaim_idx) {
1674                         nr_skipped[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1675                         move_to = &folios_skipped;
1676                         goto move;
1677                 }
1678
1679                 /*
1680                  * Do not count skipped folios because that makes the function
1681                  * return with no isolated folios if the LRU mostly contains
1682                  * ineligible folios.  This causes the VM to not reclaim any
1683                  * folios, triggering a premature OOM.
1684                  * Account all pages in a folio.
1685                  */
1686                 scan += nr_pages;
1687
1688                 if (!folio_test_lru(folio))
1689                         goto move;
1690                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1691                         goto move;
1692
1693                 /*
1694                  * Be careful not to clear the lru flag until after we're
1695                  * sure the folio is not being freed elsewhere -- the
1696                  * folio release code relies on it.
1697                  */
1698                 if (unlikely(!folio_try_get(folio)))
1699                         goto move;
1700
1701                 if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
1702                         /* Another thread is already isolating this folio */
1703                         folio_put(folio);
1704                         goto move;
1705                 }
1706
1707                 nr_taken += nr_pages;
1708                 nr_zone_taken[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1709                 move_to = dst;
1710 move:
1711                 list_move(&folio->lru, move_to);
1712         }
1713
1714         /*
1715          * Splice any skipped folios to the start of the LRU list. Note that
1716          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1717          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1718          * scanning would soon rescan the same folios to skip and waste lots
1719          * of cpu cycles.
1720          */
1721         if (!list_empty(&folios_skipped)) {
1722                 int zid;
1723
1724                 list_splice(&folios_skipped, src);
1725                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1726                         if (!nr_skipped[zid])
1727                                 continue;
1728
1729                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1730                         skipped += nr_skipped[zid];
1731                 }
1732         }
1733         *nr_scanned = total_scan;
1734         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1735                                     total_scan, skipped, nr_taken, lru);
1736         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1737         return nr_taken;
1738 }
1739
1740 /**
1741  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
1742  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
1743  *
1744  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
1745  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
1746  *
1747  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
1748  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
1749  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
1750  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1751  *
1752  * Context:
1753  *
1754  * (1) Must be called with an elevated refcount on the folio. This is a
1755  *     fundamental difference from isolate_lru_folios() (which is called
1756  *     without a stable reference).
1757  * (2) The lru_lock must not be held.
1758  * (3) Interrupts must be enabled.
1759  *
1760  * Return: true if the folio was removed from an LRU list.
1761  * false if the folio was not on an LRU list.
1762  */
1763 bool folio_isolate_lru(struct folio *folio)
1764 {
1765         bool ret = false;
1766
1767         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
1768
1769         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
1770                 struct lruvec *lruvec;
1771
1772                 folio_get(folio);
1773                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
1774                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
1775                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
1776                 ret = true;
1777         }
1778
1779         return ret;
1780 }
1781
1782 /*
1783  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1784  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1785  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1786  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1787  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1788  */
1789 static bool too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1790                 struct scan_control *sc)
1791 {
1792         unsigned long inactive, isolated;
1793         bool too_many;
1794
1795         if (current_is_kswapd())
1796                 return false;
1797
1798         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1799                 return false;
1800
1801         if (file) {
1802                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1803                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1804         } else {
1805                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1806                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1807         }
1808
1809         /*
1810          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1811          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1812          * deadlock.
1813          */
1814         if (gfp_has_io_fs(sc->gfp_mask))
1815                 inactive >>= 3;
1816
1817         too_many = isolated > inactive;
1818
1819         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
1820         if (!too_many)
1821                 wake_throttle_isolated(pgdat);
1822
1823         return too_many;
1824 }
1825
1826 /*
1827  * move_folios_to_lru() moves folios from private @list to appropriate LRU list.
1828  *
1829  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1830  */
1831 static unsigned int move_folios_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1832                 struct list_head *list)
1833 {
1834         int nr_pages, nr_moved = 0;
1835         struct folio_batch free_folios;
1836
1837         folio_batch_init(&free_folios);
1838         while (!list_empty(list)) {
1839                 struct folio *folio = lru_to_folio(list);
1840
1841                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
1842                 list_del(&folio->lru);
1843                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
1844                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1845                         folio_putback_lru(folio);
1846                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1847                         continue;
1848                 }
1849
1850                 /*
1851                  * The folio_set_lru needs to be kept here for list integrity.
1852                  * Otherwise:
1853                  *   #0 move_folios_to_lru             #1 release_pages
1854                  *   if (!folio_put_testzero())
1855                  *                                    if (folio_put_testzero())
1856                  *                                      !lru //skip lru_lock
1857                  *     folio_set_lru()
1858                  *     list_add(&folio->lru,)
1859                  *                                        list_add(&folio->lru,)
1860                  */
1861                 folio_set_lru(folio);
1862
1863                 if (unlikely(folio_put_testzero(folio))) {
1864                         __folio_clear_lru_flags(folio);
1865
1866                         folio_undo_large_rmappable(folio);
1867                         if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1868                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1869                                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1870                                 free_unref_folios(&free_folios);
1871                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1872                         }
1873
1874                         continue;
1875                 }
1876
1877                 /*
1878                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
1879                  * inhibits memcg migration).
1880                  */
1881                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_matches_lruvec(folio, lruvec), folio);
1882                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
1883                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1884                 nr_moved += nr_pages;
1885                 if (folio_test_active(folio))
1886                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
1887         }
1888
1889         if (free_folios.nr) {
1890                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1891                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1892                 free_unref_folios(&free_folios);
1893                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1894         }
1895
1896         return nr_moved;
1897 }
1898
1899 /*
1900  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
1901  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
1902  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
1903  */
1904 static int current_may_throttle(void)
1905 {
1906         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
1907 }
1908
1909 /*
1910  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1911  * of reclaimed pages
1912  */
1913 static unsigned long shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan,
1914                 struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
1915                 enum lru_list lru)
1916 {
1917         LIST_HEAD(folio_list);
1918         unsigned long nr_scanned;
1919         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1920         unsigned long nr_taken;
1921         struct reclaim_stat stat;
1922         bool file = is_file_lru(lru);
1923         enum vm_event_item item;
1924         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1925         bool stalled = false;
1926
1927         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1928                 if (stalled)
1929                         return 0;
1930
1931                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1932                 stalled = true;
1933                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
1934
1935                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1936                 if (fatal_signal_pending(current))
1937                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1938         }
1939
1940         lru_add_drain();
1941
1942         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1943
1944         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &folio_list,
1945                                      &nr_scanned, sc, lru);
1946
1947         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1948         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
1949         if (!cgroup_reclaim(sc))
1950                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1951         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1952         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
1953
1954         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1955
1956         if (nr_taken == 0)
1957                 return 0;
1958
1959         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&folio_list, pgdat, sc, &stat, false);
1960
1961         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1962         move_folios_to_lru(lruvec, &folio_list);
1963
1964         __mod_lruvec_state(lruvec, PGDEMOTE_KSWAPD + reclaimer_offset(),
1965                                         stat.nr_demoted);
1966         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1967         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
1968         if (!cgroup_reclaim(sc))
1969                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1970         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1971         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
1972         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1973
1974         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout, nr_scanned - nr_reclaimed);
1975
1976         /*
1977          * If dirty folios are scanned that are not queued for IO, it
1978          * implies that flushers are not doing their job. This can
1979          * happen when memory pressure pushes dirty folios to the end of
1980          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1981          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1982          * dirty folios grows not through writes but through memory
1983          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1984          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1985          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1986          */
1987         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1988                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1989                 /*
1990                  * For cgroupv1 dirty throttling is achieved by waking up
1991                  * the kernel flusher here and later waiting on folios
1992                  * which are in writeback to finish (see shrink_folio_list()).
1993                  *
1994                  * Flusher may not be able to issue writeback quickly
1995                  * enough for cgroupv1 writeback throttling to work
1996                  * on a large system.
1997                  */
1998                 if (!writeback_throttling_sane(sc))
1999                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
2000         }
2001
2002         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2003         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2004         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2005         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2006         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2007         sc->nr.taken += nr_taken;
2008         if (file)
2009                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2010
2011         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2012                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2013         return nr_reclaimed;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * shrink_active_list() moves folios from the active LRU to the inactive LRU.
2018  *
2019  * We move them the other way if the folio is referenced by one or more
2020  * processes.
2021  *
2022  * If the folios are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2023  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2024  * the folios are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2025  * we should drop lru_lock around each folio.  It's impossible to balance
2026  * this, so instead we remove the folios from the LRU while processing them.
2027  * It is safe to rely on the active flag against the non-LRU folios in here
2028  * because nobody will play with that bit on a non-LRU folio.
2029  *
2030  * The downside is that we have to touch folio->_refcount against each folio.
2031  * But we had to alter folio->flags anyway.
2032  */
2033 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2034                                struct lruvec *lruvec,
2035                                struct scan_control *sc,
2036                                enum lru_list lru)
2037 {
2038         unsigned long nr_taken;
2039         unsigned long nr_scanned;
2040         unsigned long vm_flags;
2041         LIST_HEAD(l_hold);      /* The folios which were snipped off */
2042         LIST_HEAD(l_active);
2043         LIST_HEAD(l_inactive);
2044         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2045         unsigned nr_rotated = 0;
2046         bool file = is_file_lru(lru);
2047         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2048
2049         lru_add_drain();
2050
2051         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2052
2053         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2054                                      &nr_scanned, sc, lru);
2055
2056         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2057
2058         if (!cgroup_reclaim(sc))
2059                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2060         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2061
2062         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2063
2064         while (!list_empty(&l_hold)) {
2065                 struct folio *folio;
2066
2067                 cond_resched();
2068                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2069                 list_del(&folio->lru);
2070
2071                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2072                         folio_putback_lru(folio);
2073                         continue;
2074                 }
2075
2076                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2077                         if (folio_needs_release(folio) &&
2078                             folio_trylock(folio)) {
2079                                 filemap_release_folio(folio, 0);
2080                                 folio_unlock(folio);
2081                         }
2082                 }
2083
2084                 /* Referenced or rmap lock contention: rotate */
2085                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2086                                      &vm_flags) != 0) {
2087                         /*
2088                          * Identify referenced, file-backed active folios and
2089                          * give them one more trip around the active list. So
2090                          * that executable code get better chances to stay in
2091                          * memory under moderate memory pressure.  Anon folios
2092                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2093                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC folios,
2094                          * so we ignore them here.
2095                          */
2096                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio)) {
2097                                 nr_rotated += folio_nr_pages(folio);
2098                                 list_add(&folio->lru, &l_active);
2099                                 continue;
2100                         }
2101                 }
2102
2103                 folio_clear_active(folio);      /* we are de-activating */
2104                 folio_set_workingset(folio);
2105                 list_add(&folio->lru, &l_inactive);
2106         }
2107
2108         /*
2109          * Move folios back to the lru list.
2110          */
2111         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2112
2113         nr_activate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_active);
2114         nr_deactivate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2115
2116         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2117         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2118
2119         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2120         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2121
2122         if (nr_rotated)
2123                 lru_note_cost(lruvec, file, 0, nr_rotated);
2124         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2125                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2126 }
2127
2128 static unsigned int reclaim_folio_list(struct list_head *folio_list,
2129                                       struct pglist_data *pgdat)
2130 {
2131         struct reclaim_stat dummy_stat;
2132         unsigned int nr_reclaimed;
2133         struct folio *folio;
2134         struct scan_control sc = {
2135                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2136                 .may_writepage = 1,
2137                 .may_unmap = 1,
2138                 .may_swap = 1,
2139                 .no_demotion = 1,
2140         };
2141
2142         nr_reclaimed = shrink_folio_list(folio_list, pgdat, &sc, &dummy_stat, true);
2143         while (!list_empty(folio_list)) {
2144                 folio = lru_to_folio(folio_list);
2145                 list_del(&folio->lru);
2146                 folio_putback_lru(folio);
2147         }
2148
2149         return nr_reclaimed;
2150 }
2151
2152 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list)
2153 {
2154         int nid;
2155         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2156         LIST_HEAD(node_folio_list);
2157         unsigned int noreclaim_flag;
2158
2159         if (list_empty(folio_list))
2160                 return nr_reclaimed;
2161
2162         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2163
2164         nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2165         do {
2166                 struct folio *folio = lru_to_folio(folio_list);
2167
2168                 if (nid == folio_nid(folio)) {
2169                         folio_clear_active(folio);
2170                         list_move(&folio->lru, &node_folio_list);
2171                         continue;
2172                 }
2173
2174                 nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2175                 nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2176         } while (!list_empty(folio_list));
2177
2178         nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2179
2180         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2181
2182         return nr_reclaimed;
2183 }
2184
2185 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2186                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2187 {
2188         if (is_active_lru(lru)) {
2189                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2190                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2191                 else
2192                         sc->skipped_deactivate = 1;
2193                 return 0;
2194         }
2195
2196         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2197 }
2198
2199 /*
2200  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2201  * to do too much work.
2202  *
2203  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2204  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2205  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2206  *
2207  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2208  * folio has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2209  *
2210  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2211  *
2212  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE folios
2213  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2214  * of 3 means 3:1 or 25% of the folios are kept on the inactive list.
2215  *
2216  * total     target    max
2217  * memory    ratio     inactive
2218  * -------------------------------------
2219  *   10MB       1         5MB
2220  *  100MB       1        50MB
2221  *    1GB       3       250MB
2222  *   10GB      10       0.9GB
2223  *  100GB      31         3GB
2224  *    1TB     101        10GB
2225  *   10TB     320        32GB
2226  */
2227 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2228 {
2229         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2230         unsigned long inactive, active;
2231         unsigned long inactive_ratio;
2232         unsigned long gb;
2233
2234         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2235         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2236
2237         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2238         if (gb)
2239                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2240         else
2241                 inactive_ratio = 1;
2242
2243         return inactive * inactive_ratio < active;
2244 }
2245
2246 enum scan_balance {
2247         SCAN_EQUAL,
2248         SCAN_FRACT,
2249         SCAN_ANON,
2250         SCAN_FILE,
2251 };
2252
2253 static void prepare_scan_control(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2254 {
2255         unsigned long file;
2256         struct lruvec *target_lruvec;
2257
2258         if (lru_gen_enabled())
2259                 return;
2260
2261         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2262
2263         /*
2264          * Flush the memory cgroup stats in rate-limited way as we don't need
2265          * most accurate stats here. We may switch to regular stats flushing
2266          * in the future once it is cheap enough.
2267          */
2268         mem_cgroup_flush_stats_ratelimited(sc->target_mem_cgroup);
2269
2270         /*
2271          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2272          */
2273         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2274         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2275         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2276         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2277
2278         /*
2279          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2280          * and file LRU lists.
2281          */
2282         if (!sc->force_deactivate) {
2283                 unsigned long refaults;
2284
2285                 /*
2286                  * When refaults are being observed, it means a new
2287                  * workingset is being established. Deactivate to get
2288                  * rid of any stale active pages quickly.
2289                  */
2290                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2291                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2292                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] ||
2293                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2294                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2295                 else
2296                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2297
2298                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2299                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2300                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] ||
2301                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2302                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2303                 else
2304                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2305         } else
2306                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2307
2308         /*
2309          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2310          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2311          * anonymous pages.
2312          */
2313         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2314         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE) &&
2315             !sc->no_cache_trim_mode)
2316                 sc->cache_trim_mode = 1;
2317         else
2318                 sc->cache_trim_mode = 0;
2319
2320         /*
2321          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2322          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2323          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2324          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2325          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2326          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2327          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2328          */
2329         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2330                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2331                 unsigned long free, anon;
2332                 int z;
2333
2334                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2335                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2336                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2337
2338                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2339                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2340
2341                         if (!managed_zone(zone))
2342                                 continue;
2343
2344                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2345                 }
2346
2347                 /*
2348                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2349                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2350                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2351                  */
2352                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2353
2354                 sc->file_is_tiny =
2355                         file + free <= total_high_wmark &&
2356                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2357                         anon >> sc->priority;
2358         }
2359 }
2360
2361 /*
2362  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2363  * scanned.
2364  *
2365  * nr[0] = anon inactive folios to scan; nr[1] = anon active folios to scan
2366  * nr[2] = file inactive folios to scan; nr[3] = file active folios to scan
2367  */
2368 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2369                            unsigned long *nr)
2370 {
2371         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2372         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2373         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2374         int swappiness = sc_swappiness(sc, memcg);
2375         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2376         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2377         enum scan_balance scan_balance;
2378         unsigned long ap, fp;
2379         enum lru_list lru;
2380
2381         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon folios. */
2382         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2383                 scan_balance = SCAN_FILE;
2384                 goto out;
2385         }
2386
2387         /*
2388          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2389          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2390          * disable swapping for individual groups completely when
2391          * using the memory controller's swap limit feature would be
2392          * too expensive.
2393          */
2394         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2395                 scan_balance = SCAN_FILE;
2396                 goto out;
2397         }
2398
2399         /*
2400          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2401          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2402          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2403          */
2404         if (!sc->priority && swappiness) {
2405                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2406                 goto out;
2407         }
2408
2409         /*
2410          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2411          */
2412         if (sc->file_is_tiny) {
2413                 scan_balance = SCAN_ANON;
2414                 goto out;
2415         }
2416
2417         /*
2418          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2419          * anything from the anonymous working right now.
2420          */
2421         if (sc->cache_trim_mode) {
2422                 scan_balance = SCAN_FILE;
2423                 goto out;
2424         }
2425
2426         scan_balance = SCAN_FRACT;
2427         /*
2428          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2429          *
2430          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2431          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2432          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2433          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2434          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2435          *
2436          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2437          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2438          * applied, before swappiness.
2439          *
2440          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2441          */
2442         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2443         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2444         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2445         total_cost = anon_cost + file_cost;
2446
2447         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2448         ap /= anon_cost + 1;
2449
2450         fp = (MAX_SWAPPINESS - swappiness) * (total_cost + 1);
2451         fp /= file_cost + 1;
2452
2453         fraction[0] = ap;
2454         fraction[1] = fp;
2455         denominator = ap + fp;
2456 out:
2457         for_each_evictable_lru(lru) {
2458                 bool file = is_file_lru(lru);
2459                 unsigned long lruvec_size;
2460                 unsigned long low, min;
2461                 unsigned long scan;
2462
2463                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2464                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2465                                       &min, &low);
2466
2467                 if (min || low) {
2468                         /*
2469                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2470                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2471                          * setting.
2472                          *
2473                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2474                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2475                          * approach the memory protection threshold, to totally
2476                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2477                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2478                          * also means we simply get no protection at all if we
2479                          * set it too low, which is not ideal.
2480                          *
2481                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2482                          * pressure by how much of the total memory used is
2483                          * within protection thresholds.
2484                          *
2485                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2486                          * we skip over all groups that are within their low
2487                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2488                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2489                          * the best-effort low protection. However, we still
2490                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2491                          * that case instead of simply punishing them all
2492                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2493                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2494                          * again by how much of the total memory used is under
2495                          * hard protection.
2496                          */
2497                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2498                         unsigned long protection;
2499
2500                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2501                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2502                                 protection = low;
2503                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2504                         } else {
2505                                 protection = min;
2506                         }
2507
2508                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2509                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2510
2511                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2512                                 (cgroup_size + 1);
2513
2514                         /*
2515                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2516                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2517                          * sc->priority further than desirable.
2518                          */
2519                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2520                 } else {
2521                         scan = lruvec_size;
2522                 }
2523
2524                 scan >>= sc->priority;
2525
2526                 /*
2527                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2528                  * scrape out the remaining cache.
2529                  */
2530                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2531                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2532
2533                 switch (scan_balance) {
2534                 case SCAN_EQUAL:
2535                         /* Scan lists relative to size */
2536                         break;
2537                 case SCAN_FRACT:
2538                         /*
2539                          * Scan types proportional to swappiness and
2540                          * their relative recent reclaim efficiency.
2541                          * Make sure we don't miss the last page on
2542                          * the offlined memory cgroups because of a
2543                          * round-off error.
2544                          */
2545                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2546                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2547                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2548                                                   denominator);
2549                         break;
2550                 case SCAN_FILE:
2551                 case SCAN_ANON:
2552                         /* Scan one type exclusively */
2553                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2554                                 scan = 0;
2555                         break;
2556                 default:
2557                         /* Look ma, no brain */
2558                         BUG();
2559                 }
2560
2561                 nr[lru] = scan;
2562         }
2563 }
2564
2565 /*
2566  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2567  * ultimately no way to reclaim the memory.
2568  */
2569 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2570                                struct scan_control *sc)
2571 {
2572         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2573         if (total_swap_pages > 0)
2574                 return true;
2575
2576         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2577         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2578 }
2579
2580 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
2581
2582 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
2583 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_TRUE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2584 #define get_cap(cap)    static_branch_likely(&lru_gen_caps[cap])
2585 #else
2586 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_FALSE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2587 #define get_cap(cap)    static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[cap])
2588 #endif
2589
2590 static bool should_walk_mmu(void)
2591 {
2592         return arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK);
2593 }
2594
2595 static bool should_clear_pmd_young(void)
2596 {
2597         return arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() && get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
2598 }
2599
2600 /******************************************************************************
2601  *                          shorthand helpers
2602  ******************************************************************************/
2603
2604 #define LRU_REFS_FLAGS  (BIT(PG_referenced) | BIT(PG_workingset))
2605
2606 #define DEFINE_MAX_SEQ(lruvec)                                          \
2607         unsigned long max_seq = READ_ONCE((lruvec)->lrugen.max_seq)
2608
2609 #define DEFINE_MIN_SEQ(lruvec)                                          \
2610         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE] = {                        \
2611                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_ANON]),      \
2612                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_FILE]),      \
2613         }
2614
2615 #define for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)                         \
2616         for ((gen) = 0; (gen) < MAX_NR_GENS; (gen)++)                   \
2617                 for ((type) = 0; (type) < ANON_AND_FILE; (type)++)      \
2618                         for ((zone) = 0; (zone) < MAX_NR_ZONES; (zone)++)
2619
2620 #define get_memcg_gen(seq)      ((seq) % MEMCG_NR_GENS)
2621 #define get_memcg_bin(bin)      ((bin) % MEMCG_NR_BINS)
2622
2623 static struct lruvec *get_lruvec(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
2624 {
2625         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
2626
2627 #ifdef CONFIG_MEMCG
2628         if (memcg) {
2629                 struct lruvec *lruvec = &memcg->nodeinfo[nid]->lruvec;
2630
2631                 /* see the comment in mem_cgroup_lruvec() */
2632                 if (!lruvec->pgdat)
2633                         lruvec->pgdat = pgdat;
2634
2635                 return lruvec;
2636         }
2637 #endif
2638         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2639
2640         return &pgdat->__lruvec;
2641 }
2642
2643 static int get_swappiness(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2644 {
2645         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2646         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2647
2648         if (!sc->may_swap)
2649                 return 0;
2650
2651         if (!can_demote(pgdat->node_id, sc) &&
2652             mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) < MIN_LRU_BATCH)
2653                 return 0;
2654
2655         return sc_swappiness(sc, memcg);
2656 }
2657
2658 static int get_nr_gens(struct lruvec *lruvec, int type)
2659 {
2660         return lruvec->lrugen.max_seq - lruvec->lrugen.min_seq[type] + 1;
2661 }
2662
2663 static bool __maybe_unused seq_is_valid(struct lruvec *lruvec)
2664 {
2665         /* see the comment on lru_gen_folio */
2666         return get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) >= MIN_NR_GENS &&
2667                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) <= get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) &&
2668                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) <= MAX_NR_GENS;
2669 }
2670
2671 /******************************************************************************
2672  *                          Bloom filters
2673  ******************************************************************************/
2674
2675 /*
2676  * Bloom filters with m=1<<15, k=2 and the false positive rates of ~1/5 when
2677  * n=10,000 and ~1/2 when n=20,000, where, conventionally, m is the number of
2678  * bits in a bitmap, k is the number of hash functions and n is the number of
2679  * inserted items.
2680  *
2681  * Page table walkers use one of the two filters to reduce their search space.
2682  * To get rid of non-leaf entries that no longer have enough leaf entries, the
2683  * aging uses the double-buffering technique to flip to the other filter each
2684  * time it produces a new generation. For non-leaf entries that have enough
2685  * leaf entries, the aging carries them over to the next generation in
2686  * walk_pmd_range(); the eviction also report them when walking the rmap
2687  * in lru_gen_look_around().
2688  *
2689  * For future optimizations:
2690  * 1. It's not necessary to keep both filters all the time. The spare one can be
2691  *    freed after the RCU grace period and reallocated if needed again.
2692  * 2. And when reallocating, it's worth scaling its size according to the number
2693  *    of inserted entries in the other filter, to reduce the memory overhead on
2694  *    small systems and false positives on large systems.
2695  * 3. Jenkins' hash function is an alternative to Knuth's.
2696  */
2697 #define BLOOM_FILTER_SHIFT      15
2698
2699 static inline int filter_gen_from_seq(unsigned long seq)
2700 {
2701         return seq % NR_BLOOM_FILTERS;
2702 }
2703
2704 static void get_item_key(void *item, int *key)
2705 {
2706         u32 hash = hash_ptr(item, BLOOM_FILTER_SHIFT * 2);
2707
2708         BUILD_BUG_ON(BLOOM_FILTER_SHIFT * 2 > BITS_PER_TYPE(u32));
2709
2710         key[0] = hash & (BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT) - 1);
2711         key[1] = hash >> BLOOM_FILTER_SHIFT;
2712 }
2713
2714 static bool test_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2715                               void *item)
2716 {
2717         int key[2];
2718         unsigned long *filter;
2719         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2720
2721         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2722         if (!filter)
2723                 return true;
2724
2725         get_item_key(item, key);
2726
2727         return test_bit(key[0], filter) && test_bit(key[1], filter);
2728 }
2729
2730 static void update_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2731                                 void *item)
2732 {
2733         int key[2];
2734         unsigned long *filter;
2735         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2736
2737         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2738         if (!filter)
2739                 return;
2740
2741         get_item_key(item, key);
2742
2743         if (!test_bit(key[0], filter))
2744                 set_bit(key[0], filter);
2745         if (!test_bit(key[1], filter))
2746                 set_bit(key[1], filter);
2747 }
2748
2749 static void reset_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq)
2750 {
2751         unsigned long *filter;
2752         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2753
2754         filter = mm_state->filters[gen];
2755         if (filter) {
2756                 bitmap_clear(filter, 0, BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT));
2757                 return;
2758         }
2759
2760         filter = bitmap_zalloc(BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT),
2761                                __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
2762         WRITE_ONCE(mm_state->filters[gen], filter);
2763 }
2764
2765 /******************************************************************************
2766  *                          mm_struct list
2767  ******************************************************************************/
2768
2769 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU
2770
2771 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2772 {
2773         static struct lru_gen_mm_list mm_list = {
2774                 .fifo = LIST_HEAD_INIT(mm_list.fifo),
2775                 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mm_list.lock),
2776         };
2777
2778 #ifdef CONFIG_MEMCG
2779         if (memcg)
2780                 return &memcg->mm_list;
2781 #endif
2782         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2783
2784         return &mm_list;
2785 }
2786
2787 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2788 {
2789         return &lruvec->mm_state;
2790 }
2791
2792 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2793 {
2794         int key;
2795         struct mm_struct *mm;
2796         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
2797         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
2798
2799         mm = list_entry(mm_state->head, struct mm_struct, lru_gen.list);
2800         key = pgdat->node_id % BITS_PER_TYPE(mm->lru_gen.bitmap);
2801
2802         if (!walk->force_scan && !test_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap))
2803                 return NULL;
2804
2805         clear_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap);
2806
2807         return mmget_not_zero(mm) ? mm : NULL;
2808 }
2809
2810 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
2811 {
2812         int nid;
2813         struct mem_cgroup *memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
2814         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2815
2816         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mm->lru_gen.list));
2817 #ifdef CONFIG_MEMCG
2818         VM_WARN_ON_ONCE(mm->lru_gen.memcg);
2819         mm->lru_gen.memcg = memcg;
2820 #endif
2821         spin_lock(&mm_list->lock);
2822
2823         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2824                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2825                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2826
2827                 /* the first addition since the last iteration */
2828                 if (mm_state->tail == &mm_list->fifo)
2829                         mm_state->tail = &mm->lru_gen.list;
2830         }
2831
2832         list_add_tail(&mm->lru_gen.list, &mm_list->fifo);
2833
2834         spin_unlock(&mm_list->lock);
2835 }
2836
2837 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
2838 {
2839         int nid;
2840         struct lru_gen_mm_list *mm_list;
2841         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2842
2843         if (list_empty(&mm->lru_gen.list))
2844                 return;
2845
2846 #ifdef CONFIG_MEMCG
2847         memcg = mm->lru_gen.memcg;
2848 #endif
2849         mm_list = get_mm_list(memcg);
2850
2851         spin_lock(&mm_list->lock);
2852
2853         for_each_node(nid) {
2854                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2855                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2856
2857                 /* where the current iteration continues after */
2858                 if (mm_state->head == &mm->lru_gen.list)
2859                         mm_state->head = mm_state->head->prev;
2860
2861                 /* where the last iteration ended before */
2862                 if (mm_state->tail == &mm->lru_gen.list)
2863                         mm_state->tail = mm_state->tail->next;
2864         }
2865
2866         list_del_init(&mm->lru_gen.list);
2867
2868         spin_unlock(&mm_list->lock);
2869
2870 #ifdef CONFIG_MEMCG
2871         mem_cgroup_put(mm->lru_gen.memcg);
2872         mm->lru_gen.memcg = NULL;
2873 #endif
2874 }
2875
2876 #ifdef CONFIG_MEMCG
2877 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
2878 {
2879         struct mem_cgroup *memcg;
2880         struct task_struct *task = rcu_dereference_protected(mm->owner, true);
2881
2882         VM_WARN_ON_ONCE(task->mm != mm);
2883         lockdep_assert_held(&task->alloc_lock);
2884
2885         /* for mm_update_next_owner() */
2886         if (mem_cgroup_disabled())
2887                 return;
2888
2889         /* migration can happen before addition */
2890         if (!mm->lru_gen.memcg)
2891                 return;
2892
2893         rcu_read_lock();
2894         memcg = mem_cgroup_from_task(task);
2895         rcu_read_unlock();
2896         if (memcg == mm->lru_gen.memcg)
2897                 return;
2898
2899         VM_WARN_ON_ONCE(list_empty(&mm->lru_gen.list));
2900
2901         lru_gen_del_mm(mm);
2902         lru_gen_add_mm(mm);
2903 }
2904 #endif
2905
2906 #else /* !CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU */
2907
2908 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2909 {
2910         return NULL;
2911 }
2912
2913 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2914 {
2915         return NULL;
2916 }
2917
2918 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2919 {
2920         return NULL;
2921 }
2922
2923 #endif
2924
2925 static void reset_mm_stats(struct lru_gen_mm_walk *walk, bool last)
2926 {
2927         int i;
2928         int hist;
2929         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2930         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2931
2932         lockdep_assert_held(&get_mm_list(lruvec_memcg(lruvec))->lock);
2933
2934         hist = lru_hist_from_seq(walk->seq);
2935
2936         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
2937                 WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i],
2938                            mm_state->stats[hist][i] + walk->mm_stats[i]);
2939                 walk->mm_stats[i] = 0;
2940         }
2941
2942         if (NR_HIST_GENS > 1 && last) {
2943                 hist = lru_hist_from_seq(walk->seq + 1);
2944
2945                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++)
2946                         WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i], 0);
2947         }
2948 }
2949
2950 static bool iterate_mm_list(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct mm_struct **iter)
2951 {
2952         bool first = false;
2953         bool last = false;
2954         struct mm_struct *mm = NULL;
2955         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2956         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2957         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2958         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2959
2960         /*
2961          * mm_state->seq is incremented after each iteration of mm_list. There
2962          * are three interesting cases for this page table walker:
2963          * 1. It tries to start a new iteration with a stale max_seq: there is
2964          *    nothing left to do.
2965          * 2. It started the next iteration: it needs to reset the Bloom filter
2966          *    so that a fresh set of PTE tables can be recorded.
2967          * 3. It ended the current iteration: it needs to reset the mm stats
2968          *    counters and tell its caller to increment max_seq.
2969          */
2970         spin_lock(&mm_list->lock);
2971
2972         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < walk->seq);
2973
2974         if (walk->seq <= mm_state->seq)
2975                 goto done;
2976
2977         if (!mm_state->head)
2978                 mm_state->head = &mm_list->fifo;
2979
2980         if (mm_state->head == &mm_list->fifo)
2981                 first = true;
2982
2983         do {
2984                 mm_state->head = mm_state->head->next;
2985                 if (mm_state->head == &mm_list->fifo) {
2986                         WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
2987                         last = true;
2988                         break;
2989                 }
2990
2991                 /* force scan for those added after the last iteration */
2992                 if (!mm_state->tail || mm_state->tail == mm_state->head) {
2993                         mm_state->tail = mm_state->head->next;
2994                         walk->force_scan = true;
2995                 }
2996         } while (!(mm = get_next_mm(walk)));
2997 done:
2998         if (*iter || last)
2999                 reset_mm_stats(walk, last);
3000
3001         spin_unlock(&mm_list->lock);
3002
3003         if (mm && first)
3004                 reset_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1);
3005
3006         if (*iter)
3007                 mmput_async(*iter);
3008
3009         *iter = mm;
3010
3011         return last;
3012 }
3013
3014 static bool iterate_mm_list_nowalk(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq)
3015 {
3016         bool success = false;
3017         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3018         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3019         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3020
3021         spin_lock(&mm_list->lock);
3022
3023         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < seq);
3024
3025         if (seq > mm_state->seq) {
3026                 mm_state->head = NULL;
3027                 mm_state->tail = NULL;
3028                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3029                 success = true;
3030         }
3031
3032         spin_unlock(&mm_list->lock);
3033
3034         return success;
3035 }
3036
3037 /******************************************************************************
3038  *                          PID controller
3039  ******************************************************************************/
3040
3041 /*
3042  * A feedback loop based on Proportional-Integral-Derivative (PID) controller.
3043  *
3044  * The P term is refaulted/(evicted+protected) from a tier in the generation
3045  * currently being evicted; the I term is the exponential moving average of the
3046  * P term over the generations previously evicted, using the smoothing factor
3047  * 1/2; the D term isn't supported.
3048  *
3049  * The setpoint (SP) is always the first tier of one type; the process variable
3050  * (PV) is either any tier of the other type or any other tier of the same
3051  * type.
3052  *
3053  * The error is the difference between the SP and the PV; the correction is to
3054  * turn off protection when SP>PV or turn on protection when SP<PV.
3055  *
3056  * For future optimizations:
3057  * 1. The D term may discount the other two terms over time so that long-lived
3058  *    generations can resist stale information.
3059  */
3060 struct ctrl_pos {
3061         unsigned long refaulted;
3062         unsigned long total;
3063         int gain;
3064 };
3065
3066 static void read_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, int tier, int gain,
3067                           struct ctrl_pos *pos)
3068 {
3069         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3070         int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3071
3072         pos->refaulted = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3073                          atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3074         pos->total = lrugen->avg_total[type][tier] +
3075                      atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3076         if (tier)
3077                 pos->total += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3078         pos->gain = gain;
3079 }
3080
3081 static void reset_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, bool carryover)
3082 {
3083         int hist, tier;
3084         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3085         bool clear = carryover ? NR_HIST_GENS == 1 : NR_HIST_GENS > 1;
3086         unsigned long seq = carryover ? lrugen->min_seq[type] : lrugen->max_seq + 1;
3087
3088         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
3089
3090         if (!carryover && !clear)
3091                 return;
3092
3093         hist = lru_hist_from_seq(seq);
3094
3095         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
3096                 if (carryover) {
3097                         unsigned long sum;
3098
3099                         sum = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3100                               atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3101                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier], sum / 2);
3102
3103                         sum = lrugen->avg_total[type][tier] +
3104                               atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3105                         if (tier)
3106                                 sum += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3107                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier], sum / 2);
3108                 }
3109
3110                 if (clear) {
3111                         atomic_long_set(&lrugen->refaulted[hist][type][tier], 0);
3112                         atomic_long_set(&lrugen->evicted[hist][type][tier], 0);
3113                         if (tier)
3114                                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1], 0);
3115                 }
3116         }
3117 }
3118
3119 static bool positive_ctrl_err(struct ctrl_pos *sp, struct ctrl_pos *pv)
3120 {
3121         /*
3122          * Return true if the PV has a limited number of refaults or a lower
3123          * refaulted/total than the SP.
3124          */
3125         return pv->refaulted < MIN_LRU_BATCH ||
3126                pv->refaulted * (sp->total + MIN_LRU_BATCH) * sp->gain <=
3127                (sp->refaulted + 1) * pv->total * pv->gain;
3128 }
3129
3130 /******************************************************************************
3131  *                          the aging
3132  ******************************************************************************/
3133
3134 /* promote pages accessed through page tables */
3135 static int folio_update_gen(struct folio *folio, int gen)
3136 {
3137         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3138
3139         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
3140         VM_WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
3141
3142         do {
3143                 /* lru_gen_del_folio() has isolated this page? */
3144                 if (!(old_flags & LRU_GEN_MASK)) {
3145                         /* for shrink_folio_list() */
3146                         new_flags = old_flags | BIT(PG_referenced);
3147                         continue;
3148                 }
3149
3150                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3151                 new_flags |= (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3152         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3153
3154         return ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3155 }
3156
3157 /* protect pages accessed multiple times through file descriptors */
3158 static int folio_inc_gen(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
3159 {
3160         int type = folio_is_file_lru(folio);
3161         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3162         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3163         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3164
3165         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!(old_flags & LRU_GEN_MASK), folio);
3166
3167         do {
3168                 new_gen = ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3169                 /* folio_update_gen() has promoted this page? */
3170                 if (new_gen >= 0 && new_gen != old_gen)
3171                         return new_gen;
3172
3173                 new_gen = (old_gen + 1) % MAX_NR_GENS;
3174
3175                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3176                 new_flags |= (new_gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3177                 /* for folio_end_writeback() */
3178                 if (reclaiming)
3179                         new_flags |= BIT(PG_reclaim);
3180         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3181
3182         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
3183
3184         return new_gen;
3185 }
3186
3187 static void update_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct folio *folio,
3188                               int old_gen, int new_gen)
3189 {
3190         int type = folio_is_file_lru(folio);
3191         int zone = folio_zonenum(folio);
3192         int delta = folio_nr_pages(folio);
3193
3194         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen >= MAX_NR_GENS);
3195         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen >= MAX_NR_GENS);
3196
3197         walk->batched++;
3198
3199         walk->nr_pages[old_gen][type][zone] -= delta;
3200         walk->nr_pages[new_gen][type][zone] += delta;
3201 }
3202
3203 static void reset_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk)
3204 {
3205         int gen, type, zone;
3206         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3207         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3208
3209         walk->batched = 0;
3210
3211         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
3212                 enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3213                 int delta = walk->nr_pages[gen][type][zone];
3214
3215                 if (!delta)
3216                         continue;
3217
3218                 walk->nr_pages[gen][type][zone] = 0;
3219                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone],
3220                            lrugen->nr_pages[gen][type][zone] + delta);
3221
3222                 if (lru_gen_is_active(lruvec, gen))
3223                         lru += LRU_ACTIVE;
3224                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3225         }
3226 }
3227
3228 static int should_skip_vma(unsigned long start, unsigned long end, struct mm_walk *args)
3229 {
3230         struct address_space *mapping;
3231         struct vm_area_struct *vma = args->vma;
3232         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3233
3234         if (!vma_is_accessible(vma))
3235                 return true;
3236
3237         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
3238                 return true;
3239
3240         if (!vma_has_recency(vma))
3241                 return true;
3242
3243         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL))
3244                 return true;
3245
3246         if (vma == get_gate_vma(vma->vm_mm))
3247                 return true;
3248
3249         if (vma_is_anonymous(vma))
3250                 return !walk->can_swap;
3251
3252         if (WARN_ON_ONCE(!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping))
3253                 return true;
3254
3255         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3256         if (mapping_unevictable(mapping))
3257                 return true;
3258
3259         if (shmem_mapping(mapping))
3260                 return !walk->can_swap;
3261
3262         /* to exclude special mappings like dax, etc. */
3263         return !mapping->a_ops->read_folio;
3264 }
3265
3266 /*
3267  * Some userspace memory allocators map many single-page VMAs. Instead of
3268  * returning back to the PGD table for each of such VMAs, finish an entire PMD
3269  * table to reduce zigzags and improve cache performance.
3270  */
3271 static bool get_next_vma(unsigned long mask, unsigned long size, struct mm_walk *args,
3272                          unsigned long *vm_start, unsigned long *vm_end)
3273 {
3274         unsigned long start = round_up(*vm_end, size);
3275         unsigned long end = (start | ~mask) + 1;
3276         VMA_ITERATOR(vmi, args->mm, start);
3277
3278         VM_WARN_ON_ONCE(mask & size);
3279         VM_WARN_ON_ONCE((start & mask) != (*vm_start & mask));
3280
3281         for_each_vma(vmi, args->vma) {
3282                 if (end && end <= args->vma->vm_start)
3283                         return false;
3284
3285                 if (should_skip_vma(args->vma->vm_start, args->vma->vm_end, args))
3286                         continue;
3287
3288                 *vm_start = max(start, args->vma->vm_start);
3289                 *vm_end = min(end - 1, args->vma->vm_end - 1) + 1;
3290
3291                 return true;
3292         }
3293
3294         return false;
3295 }
3296
3297 static unsigned long get_pte_pfn(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3298 {
3299         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
3300
3301         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3302
3303         if (!pte_present(pte) || is_zero_pfn(pfn))
3304                 return -1;
3305
3306         if (WARN_ON_ONCE(pte_devmap(pte) || pte_special(pte)))
3307                 return -1;
3308
3309         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3310                 return -1;
3311
3312         return pfn;
3313 }
3314
3315 static unsigned long get_pmd_pfn(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3316 {
3317         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
3318
3319         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3320
3321         if (!pmd_present(pmd) || is_huge_zero_pmd(pmd))
3322                 return -1;
3323
3324         if (WARN_ON_ONCE(pmd_devmap(pmd)))
3325                 return -1;
3326
3327         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3328                 return -1;
3329
3330         return pfn;
3331 }
3332
3333 static struct folio *get_pfn_folio(unsigned long pfn, struct mem_cgroup *memcg,
3334                                    struct pglist_data *pgdat, bool can_swap)
3335 {
3336         struct folio *folio;
3337
3338         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3339         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3340                 return NULL;
3341
3342         folio = pfn_folio(pfn);
3343         if (folio_nid(folio) != pgdat->node_id)
3344                 return NULL;
3345
3346         if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
3347                 return NULL;
3348
3349         /* file VMAs can contain anon pages from COW */
3350         if (!folio_is_file_lru(folio) && !can_swap)
3351                 return NULL;
3352
3353         return folio;
3354 }
3355
3356 static bool suitable_to_scan(int total, int young)
3357 {
3358         int n = clamp_t(int, cache_line_size() / sizeof(pte_t), 2, 8);
3359
3360         /* suitable if the average number of young PTEs per cacheline is >=1 */
3361         return young * n >= total;
3362 }
3363
3364 static bool walk_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end,
3365                            struct mm_walk *args)
3366 {
3367         int i;
3368         pte_t *pte;
3369         spinlock_t *ptl;
3370         unsigned long addr;
3371         int total = 0;
3372         int young = 0;
3373         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3374         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3375         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3376         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3377         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3378
3379         pte = pte_offset_map_nolock(args->mm, pmd, start & PMD_MASK, &ptl);
3380         if (!pte)
3381                 return false;
3382         if (!spin_trylock(ptl)) {
3383                 pte_unmap(pte);
3384                 return false;
3385         }
3386
3387         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3388 restart:
3389         for (i = pte_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
3390                 unsigned long pfn;
3391                 struct folio *folio;
3392                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
3393
3394                 total++;
3395                 walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3396
3397                 pfn = get_pte_pfn(ptent, args->vma, addr);
3398                 if (pfn == -1)
3399                         continue;
3400
3401                 if (!pte_young(ptent)) {
3402                         walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3403                         continue;
3404                 }
3405
3406                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3407                 if (!folio)
3408                         continue;
3409
3410                 if (!ptep_test_and_clear_young(args->vma, addr, pte + i))
3411                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
3412
3413                 young++;
3414                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3415
3416                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
3417                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3418                       !folio_test_swapcache(folio)))
3419                         folio_mark_dirty(folio);
3420
3421                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3422                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3423                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3424         }
3425
3426         if (i < PTRS_PER_PTE && get_next_vma(PMD_MASK, PAGE_SIZE, args, &start, &end))
3427                 goto restart;
3428
3429         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3430         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3431
3432         return suitable_to_scan(total, young);
3433 }
3434
3435 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long addr, struct vm_area_struct *vma,
3436                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *first)
3437 {
3438         int i;
3439         pmd_t *pmd;
3440         spinlock_t *ptl;
3441         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3442         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3443         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3444         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3445         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3446
3447         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3448
3449         /* try to batch at most 1+MIN_LRU_BATCH+1 entries */
3450         if (*first == -1) {
3451                 *first = addr;
3452                 bitmap_zero(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3453                 return;
3454         }
3455
3456         i = addr == -1 ? 0 : pmd_index(addr) - pmd_index(*first);
3457         if (i && i <= MIN_LRU_BATCH) {
3458                 __set_bit(i - 1, bitmap);
3459                 return;
3460         }
3461
3462         pmd = pmd_offset(pud, *first);
3463
3464         ptl = pmd_lockptr(args->mm, pmd);
3465         if (!spin_trylock(ptl))
3466                 goto done;
3467
3468         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3469
3470         do {
3471                 unsigned long pfn;
3472                 struct folio *folio;
3473
3474                 /* don't round down the first address */
3475                 addr = i ? (*first & PMD_MASK) + i * PMD_SIZE : *first;
3476
3477                 pfn = get_pmd_pfn(pmd[i], vma, addr);
3478                 if (pfn == -1)
3479                         goto next;
3480
3481                 if (!pmd_trans_huge(pmd[i])) {
3482                         if (!walk->force_scan && should_clear_pmd_young())
3483                                 pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i);
3484                         goto next;
3485                 }
3486
3487                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3488                 if (!folio)
3489                         goto next;
3490
3491                 if (!pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i))
3492                         goto next;
3493
3494                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3495
3496                 if (pmd_dirty(pmd[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
3497                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3498                       !folio_test_swapcache(folio)))
3499                         folio_mark_dirty(folio);
3500
3501                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3502                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3503                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3504 next:
3505                 i = i > MIN_LRU_BATCH ? 0 : find_next_bit(bitmap, MIN_LRU_BATCH, i) + 1;
3506         } while (i <= MIN_LRU_BATCH);
3507
3508         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3509         spin_unlock(ptl);
3510 done:
3511         *first = -1;
3512 }
3513
3514 static void walk_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end,
3515                            struct mm_walk *args)
3516 {
3517         int i;
3518         pmd_t *pmd;
3519         unsigned long next;
3520         unsigned long addr;
3521         struct vm_area_struct *vma;
3522         DECLARE_BITMAP(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3523         unsigned long first = -1;
3524         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3525         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
3526
3527         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3528
3529         /*
3530          * Finish an entire PMD in two passes: the first only reaches to PTE
3531          * tables to avoid taking the PMD lock; the second, if necessary, takes
3532          * the PMD lock to clear the accessed bit in PMD entries.
3533          */
3534         pmd = pmd_offset(pud, start & PUD_MASK);
3535 restart:
3536         /* walk_pte_range() may call get_next_vma() */
3537         vma = args->vma;
3538         for (i = pmd_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3539                 pmd_t val = pmdp_get_lockless(pmd + i);
3540
3541                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3542
3543                 if (!pmd_present(val) || is_huge_zero_pmd(val)) {
3544                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3545                         continue;
3546                 }
3547
3548                 if (pmd_trans_huge(val)) {
3549                         unsigned long pfn = pmd_pfn(val);
3550                         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3551
3552                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3553
3554                         if (!pmd_young(val)) {
3555                                 walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3556                                 continue;
3557                         }
3558
3559                         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3560                         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3561                                 continue;
3562
3563                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3564                         continue;
3565                 }
3566
3567                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_TOTAL]++;
3568
3569                 if (!walk->force_scan && should_clear_pmd_young()) {
3570                         if (!pmd_young(val))
3571                                 continue;
3572
3573                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3574                 }
3575
3576                 if (!walk->force_scan && !test_bloom_filter(mm_state, walk->seq, pmd + i))
3577                         continue;
3578
3579                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_FOUND]++;
3580
3581                 if (!walk_pte_range(&val, addr, next, args))
3582                         continue;
3583
3584                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_ADDED]++;
3585
3586                 /* carry over to the next generation */
3587                 update_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1, pmd + i);
3588         }
3589
3590         walk_pmd_range_locked(pud, -1, vma, args, bitmap, &first);
3591
3592         if (i < PTRS_PER_PMD && get_next_vma(PUD_MASK, PMD_SIZE, args, &start, &end))
3593                 goto restart;
3594 }
3595
3596 static int walk_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end,
3597                           struct mm_walk *args)
3598 {
3599         int i;
3600         pud_t *pud;
3601         unsigned long addr;
3602         unsigned long next;
3603         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3604
3605         VM_WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d));
3606
3607         pud = pud_offset(p4d, start & P4D_MASK);
3608 restart:
3609         for (i = pud_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3610                 pud_t val = READ_ONCE(pud[i]);
3611
3612                 next = pud_addr_end(addr, end);
3613
3614                 if (!pud_present(val) || WARN_ON_ONCE(pud_leaf(val)))
3615                         continue;
3616
3617                 walk_pmd_range(&val, addr, next, args);
3618
3619                 if (need_resched() || walk->batched >= MAX_LRU_BATCH) {
3620                         end = (addr | ~PUD_MASK) + 1;
3621                         goto done;
3622                 }
3623         }
3624
3625         if (i < PTRS_PER_PUD && get_next_vma(P4D_MASK, PUD_SIZE, args, &start, &end))
3626                 goto restart;
3627
3628         end = round_up(end, P4D_SIZE);
3629 done:
3630         if (!end || !args->vma)
3631                 return 1;
3632
3633         walk->next_addr = max(end, args->vma->vm_start);
3634
3635         return -EAGAIN;
3636 }
3637
3638 static void walk_mm(struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3639 {
3640         static const struct mm_walk_ops mm_walk_ops = {
3641                 .test_walk = should_skip_vma,
3642                 .p4d_entry = walk_pud_range,
3643                 .walk_lock = PGWALK_RDLOCK,
3644         };
3645
3646         int err;
3647         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3648         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3649
3650         walk->next_addr = FIRST_USER_ADDRESS;
3651
3652         do {
3653                 DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3654
3655                 err = -EBUSY;
3656
3657                 /* another thread might have called inc_max_seq() */
3658                 if (walk->seq != max_seq)
3659                         break;
3660
3661                 /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
3662                 if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
3663                         break;
3664
3665                 /* the caller might be holding the lock for write */
3666                 if (mmap_read_trylock(mm)) {
3667                         err = walk_page_range(mm, walk->next_addr, ULONG_MAX, &mm_walk_ops, walk);
3668
3669                         mmap_read_unlock(mm);
3670                 }
3671
3672                 mem_cgroup_unlock_pages();
3673
3674                 if (walk->batched) {
3675                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3676                         reset_batch_size(walk);
3677                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3678                 }
3679
3680                 cond_resched();
3681         } while (err == -EAGAIN);
3682 }
3683
3684 static struct lru_gen_mm_walk *set_mm_walk(struct pglist_data *pgdat, bool force_alloc)
3685 {
3686         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3687
3688         if (pgdat && current_is_kswapd()) {
3689                 VM_WARN_ON_ONCE(walk);
3690
3691                 walk = &pgdat->mm_walk;
3692         } else if (!walk && force_alloc) {
3693                 VM_WARN_ON_ONCE(current_is_kswapd());
3694
3695                 walk = kzalloc(sizeof(*walk), __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
3696         }
3697
3698         current->reclaim_state->mm_walk = walk;
3699
3700         return walk;
3701 }
3702
3703 static void clear_mm_walk(void)
3704 {
3705         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3706
3707         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->nr_pages, 0, sizeof(walk->nr_pages)));
3708         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->mm_stats, 0, sizeof(walk->mm_stats)));
3709
3710         current->reclaim_state->mm_walk = NULL;
3711
3712         if (!current_is_kswapd())
3713                 kfree(walk);
3714 }
3715
3716 static bool inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, int type, bool can_swap)
3717 {
3718         int zone;
3719         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
3720         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3721         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3722
3723         if (type == LRU_GEN_ANON && !can_swap)
3724                 goto done;
3725
3726         /* prevent cold/hot inversion if force_scan is true */
3727         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3728                 struct list_head *head = &lrugen->folios[old_gen][type][zone];
3729
3730                 while (!list_empty(head)) {
3731                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
3732
3733                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
3734                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
3735                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
3736                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
3737
3738                         new_gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
3739                         list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[new_gen][type][zone]);
3740
3741                         if (!--remaining)
3742                                 return false;
3743                 }
3744         }
3745 done:
3746         reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3747         WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], lrugen->min_seq[type] + 1);
3748
3749         return true;
3750 }
3751
3752 static bool try_to_inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap)
3753 {
3754         int gen, type, zone;
3755         bool success = false;
3756         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3757         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3758
3759         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3760
3761         /* find the oldest populated generation */
3762         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3763                 while (min_seq[type] + MIN_NR_GENS <= lrugen->max_seq) {
3764                         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[type]);
3765
3766                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3767                                 if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
3768                                         goto next;
3769                         }
3770
3771                         min_seq[type]++;
3772                 }
3773 next:
3774                 ;
3775         }
3776
3777         /* see the comment on lru_gen_folio */
3778         if (can_swap) {
3779                 min_seq[LRU_GEN_ANON] = min(min_seq[LRU_GEN_ANON], min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3780                 min_seq[LRU_GEN_FILE] = max(min_seq[LRU_GEN_ANON], lrugen->min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3781         }
3782
3783         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3784                 if (min_seq[type] == lrugen->min_seq[type])
3785                         continue;
3786
3787                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3788                 WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], min_seq[type]);
3789                 success = true;
3790         }
3791
3792         return success;
3793 }
3794
3795 static bool inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3796                         bool can_swap, bool force_scan)
3797 {
3798         bool success;
3799         int prev, next;
3800         int type, zone;
3801         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3802 restart:
3803         if (seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq))
3804                 return false;
3805
3806         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3807
3808         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3809
3810         success = seq == lrugen->max_seq;
3811         if (!success)
3812                 goto unlock;
3813
3814         for (type = ANON_AND_FILE - 1; type >= 0; type--) {
3815                 if (get_nr_gens(lruvec, type) != MAX_NR_GENS)
3816                         continue;
3817
3818                 VM_WARN_ON_ONCE(!force_scan && (type == LRU_GEN_FILE || can_swap));
3819
3820                 if (inc_min_seq(lruvec, type, can_swap))
3821                         continue;
3822
3823                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3824                 cond_resched();
3825                 goto restart;
3826         }
3827
3828         /*
3829          * Update the active/inactive LRU sizes for compatibility. Both sides of
3830          * the current max_seq need to be covered, since max_seq+1 can overlap
3831          * with min_seq[LRU_GEN_ANON] if swapping is constrained. And if they do
3832          * overlap, cold/hot inversion happens.
3833          */
3834         prev = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq - 1);
3835         next = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq + 1);
3836
3837         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3838                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3839                         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3840                         long delta = lrugen->nr_pages[prev][type][zone] -
3841                                      lrugen->nr_pages[next][type][zone];
3842
3843                         if (!delta)
3844                                 continue;
3845
3846                         __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3847                         __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, -delta);
3848                 }
3849         }
3850
3851         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++)
3852                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, false);
3853
3854         WRITE_ONCE(lrugen->timestamps[next], jiffies);
3855         /* make sure preceding modifications appear */
3856         smp_store_release(&lrugen->max_seq, lrugen->max_seq + 1);
3857 unlock:
3858         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3859
3860         return success;
3861 }
3862
3863 static bool try_to_inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3864                                bool can_swap, bool force_scan)
3865 {
3866         bool success;
3867         struct lru_gen_mm_walk *walk;
3868         struct mm_struct *mm = NULL;
3869         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3870         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3871
3872         VM_WARN_ON_ONCE(seq > READ_ONCE(lrugen->max_seq));
3873
3874         if (!mm_state)
3875                 return inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3876
3877         /* see the comment in iterate_mm_list() */
3878         if (seq <= READ_ONCE(mm_state->seq))
3879                 return false;
3880
3881         /*
3882          * If the hardware doesn't automatically set the accessed bit, fallback
3883          * to lru_gen_look_around(), which only clears the accessed bit in a
3884          * handful of PTEs. Spreading the work out over a period of time usually
3885          * is less efficient, but it avoids bursty page faults.
3886          */
3887         if (!should_walk_mmu()) {
3888                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3889                 goto done;
3890         }
3891
3892         walk = set_mm_walk(NULL, true);
3893         if (!walk) {
3894                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3895                 goto done;
3896         }
3897
3898         walk->lruvec = lruvec;
3899         walk->seq = seq;
3900         walk->can_swap = can_swap;
3901         walk->force_scan = force_scan;
3902
3903         do {
3904                 success = iterate_mm_list(walk, &mm);
3905                 if (mm)
3906                         walk_mm(mm, walk);
3907         } while (mm);
3908 done:
3909         if (success) {
3910                 success = inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3911                 WARN_ON_ONCE(!success);
3912         }
3913
3914         return success;
3915 }
3916
3917 /******************************************************************************
3918  *                          working set protection
3919  ******************************************************************************/
3920
3921 static void set_initial_priority(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
3922 {
3923         int priority;
3924         unsigned long reclaimable;
3925
3926         if (sc->priority != DEF_PRIORITY || sc->nr_to_reclaim < MIN_LRU_BATCH)
3927                 return;
3928         /*
3929          * Determine the initial priority based on
3930          * (total >> priority) * reclaimed_to_scanned_ratio = nr_to_reclaim,
3931          * where reclaimed_to_scanned_ratio = inactive / total.
3932          */
3933         reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3934         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3935                 reclaimable += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3936
3937         /* round down reclaimable and round up sc->nr_to_reclaim */
3938         priority = fls_long(reclaimable) - 1 - fls_long(sc->nr_to_reclaim - 1);
3939
3940         /*
3941          * The estimation is based on LRU pages only, so cap it to prevent
3942          * overshoots of shrinker objects by large margins.
3943          */
3944         sc->priority = clamp(priority, DEF_PRIORITY / 2, DEF_PRIORITY);
3945 }
3946
3947 static bool lruvec_is_sizable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
3948 {
3949         int gen, type, zone;
3950         unsigned long total = 0;
3951         bool can_swap = get_swappiness(lruvec, sc);
3952         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3953         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3954         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3955         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3956
3957         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3958                 unsigned long seq;
3959
3960                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
3961                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
3962
3963                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
3964                                 total += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
3965                 }
3966         }
3967
3968         /* whether the size is big enough to be helpful */
3969         return mem_cgroup_online(memcg) ? (total >> sc->priority) : total;
3970 }
3971
3972 static bool lruvec_is_reclaimable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
3973                                   unsigned long min_ttl)
3974 {
3975         int gen;
3976         unsigned long birth;
3977         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3978         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3979
3980         if (mem_cgroup_below_min(NULL, memcg))
3981                 return false;
3982
3983         if (!lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
3984                 return false;
3985
3986         /* see the comment on lru_gen_folio */
3987         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3988         birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
3989
3990         return time_is_before_jiffies(birth + min_ttl);
3991 }
3992
3993 /* to protect the working set of the last N jiffies */
3994 static unsigned long lru_gen_min_ttl __read_mostly;
3995
3996 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
3997 {
3998         struct mem_cgroup *memcg;
3999         unsigned long min_ttl = READ_ONCE(lru_gen_min_ttl);
4000         bool reclaimable = !min_ttl;
4001
4002         VM_WARN_ON_ONCE(!current_is_kswapd());
4003
4004         set_initial_priority(pgdat, sc);
4005
4006         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
4007         do {
4008                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4009
4010                 mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
4011
4012                 if (!reclaimable)
4013                         reclaimable = lruvec_is_reclaimable(lruvec, sc, min_ttl);
4014         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
4015
4016         /*
4017          * The main goal is to OOM kill if every generation from all memcgs is
4018          * younger than min_ttl. However, another possibility is all memcgs are
4019          * either too small or below min.
4020          */
4021         if (!reclaimable && mutex_trylock(&oom_lock)) {
4022                 struct oom_control oc = {
4023                         .gfp_mask = sc->gfp_mask,
4024                 };
4025
4026                 out_of_memory(&oc);
4027
4028                 mutex_unlock(&oom_lock);
4029         }
4030 }
4031
4032 /******************************************************************************
4033  *                          rmap/PT walk feedback
4034  ******************************************************************************/
4035
4036 /*
4037  * This function exploits spatial locality when shrink_folio_list() walks the
4038  * rmap. It scans the adjacent PTEs of a young PTE and promotes hot pages. If
4039  * the scan was done cacheline efficiently, it adds the PMD entry pointing to
4040  * the PTE table to the Bloom filter. This forms a feedback loop between the
4041  * eviction and the aging.
4042  */
4043 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
4044 {
4045         int i;
4046         unsigned long start;
4047         unsigned long end;
4048         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4049         int young = 0;
4050         pte_t *pte = pvmw->pte;
4051         unsigned long addr = pvmw->address;
4052         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
4053         struct folio *folio = pfn_folio(pvmw->pfn);
4054         bool can_swap = !folio_is_file_lru(folio);
4055         struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
4056         struct pglist_data *pgdat = folio_pgdat(folio);
4057         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4058         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
4059         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4060         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
4061
4062         lockdep_assert_held(pvmw->ptl);
4063         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
4064
4065         if (spin_is_contended(pvmw->ptl))
4066                 return;
4067
4068         /* exclude special VMAs containing anon pages from COW */
4069         if (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)
4070                 return;
4071
4072         /* avoid taking the LRU lock under the PTL when possible */
4073         walk = current->reclaim_state ? current->reclaim_state->mm_walk : NULL;
4074
4075         start = max(addr & PMD_MASK, vma->vm_start);
4076         end = min(addr | ~PMD_MASK, vma->vm_end - 1) + 1;
4077
4078         if (end - start > MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE) {
4079                 if (addr - start < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4080                         end = start + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4081                 else if (end - addr < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4082                         start = end - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4083                 else {
4084                         start = addr - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4085                         end = addr + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4086                 }
4087         }
4088
4089         /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4090         if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4091                 return;
4092
4093         arch_enter_lazy_mmu_mode();
4094
4095         pte -= (addr - start) / PAGE_SIZE;
4096
4097         for (i = 0, addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
4098                 unsigned long pfn;
4099                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
4100
4101                 pfn = get_pte_pfn(ptent, vma, addr);
4102                 if (pfn == -1)
4103                         continue;
4104
4105                 if (!pte_young(ptent))
4106                         continue;
4107
4108                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, can_swap);
4109                 if (!folio)
4110                         continue;
4111
4112                 if (!ptep_test_and_clear_young(vma, addr, pte + i))
4113                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
4114
4115                 young++;
4116
4117                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
4118                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4119                       !folio_test_swapcache(folio)))
4120                         folio_mark_dirty(folio);
4121
4122                 if (walk) {
4123                         old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4124                         if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
4125                                 update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4126
4127                         continue;
4128                 }
4129
4130                 old_gen = folio_lru_gen(folio);
4131                 if (old_gen < 0)
4132                         folio_set_referenced(folio);
4133                 else if (old_gen != new_gen)
4134                         folio_activate(folio);
4135         }
4136
4137         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4138         mem_cgroup_unlock_pages();
4139
4140         /* feedback from rmap walkers to page table walkers */
4141         if (mm_state && suitable_to_scan(i, young))
4142                 update_bloom_filter(mm_state, max_seq, pvmw->pmd);
4143 }
4144
4145 /******************************************************************************
4146  *                          memcg LRU
4147  ******************************************************************************/
4148
4149 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4150 enum {
4151         MEMCG_LRU_NOP,
4152         MEMCG_LRU_HEAD,
4153         MEMCG_LRU_TAIL,
4154         MEMCG_LRU_OLD,
4155         MEMCG_LRU_YOUNG,
4156 };
4157
4158 static void lru_gen_rotate_memcg(struct lruvec *lruvec, int op)
4159 {
4160         int seg;
4161         int old, new;
4162         unsigned long flags;
4163         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4164         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4165
4166         spin_lock_irqsave(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4167
4168         VM_WARN_ON_ONCE(hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4169
4170         seg = 0;
4171         new = old = lruvec->lrugen.gen;
4172
4173         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4174         if (op == MEMCG_LRU_HEAD)
4175                 seg = MEMCG_LRU_HEAD;
4176         else if (op == MEMCG_LRU_TAIL)
4177                 seg = MEMCG_LRU_TAIL;
4178         else if (op == MEMCG_LRU_OLD)
4179                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4180         else if (op == MEMCG_LRU_YOUNG)
4181                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4182         else
4183                 VM_WARN_ON_ONCE(true);
4184
4185         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.seg, seg);
4186         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.gen, new);
4187
4188         hlist_nulls_del_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4189
4190         if (op == MEMCG_LRU_HEAD || op == MEMCG_LRU_OLD)
4191                 hlist_nulls_add_head_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4192         else
4193                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4194
4195         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old]--;
4196         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[new]++;
4197
4198         if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old] && old == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4199                 WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4200
4201         spin_unlock_irqrestore(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4202 }
4203
4204 #ifdef CONFIG_MEMCG
4205
4206 void lru_gen_online_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4207 {
4208         int gen;
4209         int nid;
4210         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4211
4212         for_each_node(nid) {
4213                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4214                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4215
4216                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4217
4218                 VM_WARN_ON_ONCE(!hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4219
4220                 gen = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4221
4222                 lruvec->lrugen.gen = gen;
4223
4224                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin]);
4225                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]++;
4226
4227                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4228         }
4229 }
4230
4231 void lru_gen_offline_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4232 {
4233         int nid;
4234
4235         for_each_node(nid) {
4236                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4237
4238                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_OLD);
4239         }
4240 }
4241
4242 void lru_gen_release_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4243 {
4244         int gen;
4245         int nid;
4246
4247         for_each_node(nid) {
4248                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4249                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4250
4251                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4252
4253                 if (hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list))
4254                         goto unlock;
4255
4256                 gen = lruvec->lrugen.gen;
4257
4258                 hlist_nulls_del_init_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4259                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]--;
4260
4261                 if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen] && gen == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4262                         WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4263 unlock:
4264                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4265         }
4266 }
4267
4268 void lru_gen_soft_reclaim(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
4269 {
4270         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4271
4272         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4273         if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_HEAD)
4274                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_HEAD);
4275 }
4276
4277 #endif /* CONFIG_MEMCG */
4278
4279 /******************************************************************************
4280  *                          the eviction
4281  ******************************************************************************/
4282
4283 static bool sort_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc,
4284                        int tier_idx)
4285 {
4286         bool success;
4287         int gen = folio_lru_gen(folio);
4288         int type = folio_is_file_lru(folio);
4289         int zone = folio_zonenum(folio);
4290         int delta = folio_nr_pages(folio);
4291         int refs = folio_lru_refs(folio);
4292         int tier = lru_tier_from_refs(refs);
4293         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4294
4295         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen >= MAX_NR_GENS, folio);
4296
4297         /* unevictable */
4298         if (!folio_evictable(folio)) {
4299                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4300                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4301                 folio_set_unevictable(folio);
4302                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
4303                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, delta);
4304                 return true;
4305         }
4306
4307         /* promoted */
4308         if (gen != lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type])) {
4309                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4310                 return true;
4311         }
4312
4313         /* protected */
4314         if (tier > tier_idx || refs == BIT(LRU_REFS_WIDTH)) {
4315                 int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4316
4317                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4318                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4319
4320                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1],
4321                            lrugen->protected[hist][type][tier - 1] + delta);
4322                 return true;
4323         }
4324
4325         /* ineligible */
4326         if (!folio_test_lru(folio) || zone > sc->reclaim_idx) {
4327                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4328                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4329                 return true;
4330         }
4331
4332         /* waiting for writeback */
4333         if (folio_test_locked(folio) || folio_test_writeback(folio) ||
4334             (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_dirty(folio))) {
4335                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, true);
4336                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4337                 return true;
4338         }
4339
4340         return false;
4341 }
4342
4343 static bool isolate_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc)
4344 {
4345         bool success;
4346
4347         /* swap constrained */
4348         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO) &&
4349             (folio_test_dirty(folio) ||
4350              (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapcache(folio))))
4351                 return false;
4352
4353         /* raced with release_pages() */
4354         if (!folio_try_get(folio))
4355                 return false;
4356
4357         /* raced with another isolation */
4358         if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
4359                 folio_put(folio);
4360                 return false;
4361         }
4362
4363         /* see the comment on MAX_NR_TIERS */
4364         if (!folio_test_referenced(folio))
4365                 set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS, 0);
4366
4367         /* for shrink_folio_list() */
4368         folio_clear_reclaim(folio);
4369         folio_clear_referenced(folio);
4370
4371         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4372         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4373
4374         return true;
4375 }
4376
4377 static int scan_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
4378                        int type, int tier, struct list_head *list)
4379 {
4380         int i;
4381         int gen;
4382         enum vm_event_item item;
4383         int sorted = 0;
4384         int scanned = 0;
4385         int isolated = 0;
4386         int skipped = 0;
4387         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4388         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4389         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4390
4391         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(list));
4392
4393         if (get_nr_gens(lruvec, type) == MIN_NR_GENS)
4394                 return 0;
4395
4396         gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4397
4398         for (i = MAX_NR_ZONES; i > 0; i--) {
4399                 LIST_HEAD(moved);
4400                 int skipped_zone = 0;
4401                 int zone = (sc->reclaim_idx + i) % MAX_NR_ZONES;
4402                 struct list_head *head = &lrugen->folios[gen][type][zone];
4403
4404                 while (!list_empty(head)) {
4405                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4406                         int delta = folio_nr_pages(folio);
4407
4408                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4409                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4410                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4411                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4412
4413                         scanned += delta;
4414
4415                         if (sort_folio(lruvec, folio, sc, tier))
4416                                 sorted += delta;
4417                         else if (isolate_folio(lruvec, folio, sc)) {
4418                                 list_add(&folio->lru, list);
4419                                 isolated += delta;
4420                         } else {
4421                                 list_move(&folio->lru, &moved);
4422                                 skipped_zone += delta;
4423                         }
4424
4425                         if (!--remaining || max(isolated, skipped_zone) >= MIN_LRU_BATCH)
4426                                 break;
4427                 }
4428
4429                 if (skipped_zone) {
4430                         list_splice(&moved, head);
4431                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zone, skipped_zone);
4432                         skipped += skipped_zone;
4433                 }
4434
4435                 if (!remaining || isolated >= MIN_LRU_BATCH)
4436                         break;
4437         }
4438
4439         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
4440         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
4441                 __count_vm_events(item, isolated);
4442                 __count_vm_events(PGREFILL, sorted);
4443         }
4444         __count_memcg_events(memcg, item, isolated);
4445         __count_memcg_events(memcg, PGREFILL, sorted);
4446         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + type, isolated);
4447         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, MAX_LRU_BATCH,
4448                                 scanned, skipped, isolated,
4449                                 type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4450
4451         /*
4452          * There might not be eligible folios due to reclaim_idx. Check the
4453          * remaining to prevent livelock if it's not making progress.
4454          */
4455         return isolated || !remaining ? scanned : 0;
4456 }
4457
4458 static int get_tier_idx(struct lruvec *lruvec, int type)
4459 {
4460         int tier;
4461         struct ctrl_pos sp, pv;
4462
4463         /*
4464          * To leave a margin for fluctuations, use a larger gain factor (1:2).
4465          * This value is chosen because any other tier would have at least twice
4466          * as many refaults as the first tier.
4467          */
4468         read_ctrl_pos(lruvec, type, 0, 1, &sp);
4469         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4470                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, 2, &pv);
4471                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4472                         break;
4473         }
4474
4475         return tier - 1;
4476 }
4477
4478 static int get_type_to_scan(struct lruvec *lruvec, int swappiness, int *tier_idx)
4479 {
4480         int type, tier;
4481         struct ctrl_pos sp, pv;
4482         int gain[ANON_AND_FILE] = { swappiness, MAX_SWAPPINESS - swappiness };
4483
4484         /*
4485          * Compare the first tier of anon with that of file to determine which
4486          * type to scan. Also need to compare other tiers of the selected type
4487          * with the first tier of the other type to determine the last tier (of
4488          * the selected type) to evict.
4489          */
4490         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_ANON, 0, gain[LRU_GEN_ANON], &sp);
4491         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_FILE, 0, gain[LRU_GEN_FILE], &pv);
4492         type = positive_ctrl_err(&sp, &pv);
4493
4494         read_ctrl_pos(lruvec, !type, 0, gain[!type], &sp);
4495         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4496                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, gain[type], &pv);
4497                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4498                         break;
4499         }
4500
4501         *tier_idx = tier - 1;
4502
4503         return type;
4504 }
4505
4506 static int isolate_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4507                           int *type_scanned, struct list_head *list)
4508 {
4509         int i;
4510         int type;
4511         int scanned;
4512         int tier = -1;
4513         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4514
4515         /*
4516          * Try to make the obvious choice first, and if anon and file are both
4517          * available from the same generation,
4518          * 1. Interpret swappiness 1 as file first and MAX_SWAPPINESS as anon
4519          *    first.
4520          * 2. If !__GFP_IO, file first since clean pagecache is more likely to
4521          *    exist than clean swapcache.
4522          */
4523         if (!swappiness)
4524                 type = LRU_GEN_FILE;
4525         else if (min_seq[LRU_GEN_ANON] < min_seq[LRU_GEN_FILE])
4526                 type = LRU_GEN_ANON;
4527         else if (swappiness == 1)
4528                 type = LRU_GEN_FILE;
4529         else if (swappiness == MAX_SWAPPINESS)
4530                 type = LRU_GEN_ANON;
4531         else if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
4532                 type = LRU_GEN_FILE;
4533         else
4534                 type = get_type_to_scan(lruvec, swappiness, &tier);
4535
4536         for (i = !swappiness; i < ANON_AND_FILE; i++) {
4537                 if (tier < 0)
4538                         tier = get_tier_idx(lruvec, type);
4539
4540                 scanned = scan_folios(lruvec, sc, type, tier, list);
4541                 if (scanned)
4542                         break;
4543
4544                 type = !type;
4545                 tier = -1;
4546         }
4547
4548         *type_scanned = type;
4549
4550         return scanned;
4551 }
4552
4553 static int evict_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness)
4554 {
4555         int type;
4556         int scanned;
4557         int reclaimed;
4558         LIST_HEAD(list);
4559         LIST_HEAD(clean);
4560         struct folio *folio;
4561         struct folio *next;
4562         enum vm_event_item item;
4563         struct reclaim_stat stat;
4564         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4565         bool skip_retry = false;
4566         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4567         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4568
4569         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4570
4571         scanned = isolate_folios(lruvec, sc, swappiness, &type, &list);
4572
4573         scanned += try_to_inc_min_seq(lruvec, swappiness);
4574
4575         if (get_nr_gens(lruvec, !swappiness) == MIN_NR_GENS)
4576                 scanned = 0;
4577
4578         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4579
4580         if (list_empty(&list))
4581                 return scanned;
4582 retry:
4583         reclaimed = shrink_folio_list(&list, pgdat, sc, &stat, false);
4584         sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4585         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
4586                         scanned, reclaimed, &stat, sc->priority,
4587                         type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4588
4589         list_for_each_entry_safe_reverse(folio, next, &list, lru) {
4590                 if (!folio_evictable(folio)) {
4591                         list_del(&folio->lru);
4592                         folio_putback_lru(folio);
4593                         continue;
4594                 }
4595
4596                 if (folio_test_reclaim(folio) &&
4597                     (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))) {
4598                         /* restore LRU_REFS_FLAGS cleared by isolate_folio() */
4599                         if (folio_test_workingset(folio))
4600                                 folio_set_referenced(folio);
4601                         continue;
4602                 }
4603
4604                 if (skip_retry || folio_test_active(folio) || folio_test_referenced(folio) ||
4605                     folio_mapped(folio) || folio_test_locked(folio) ||
4606                     folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio)) {
4607                         /* don't add rejected folios to the oldest generation */
4608                         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS,
4609                                       BIT(PG_active));
4610                         continue;
4611                 }
4612
4613                 /* retry folios that may have missed folio_rotate_reclaimable() */
4614                 list_move(&folio->lru, &clean);
4615         }
4616
4617         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4618
4619         move_folios_to_lru(lruvec, &list);
4620
4621         walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4622         if (walk && walk->batched) {
4623                 walk->lruvec = lruvec;
4624                 reset_batch_size(walk);
4625         }
4626
4627         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
4628         if (!cgroup_reclaim(sc))
4629                 __count_vm_events(item, reclaimed);
4630         __count_memcg_events(memcg, item, reclaimed);
4631         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + type, reclaimed);
4632
4633         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4634
4635         list_splice_init(&clean, &list);
4636
4637         if (!list_empty(&list)) {
4638                 skip_retry = true;
4639                 goto retry;
4640         }
4641
4642         return scanned;
4643 }
4644
4645 static bool should_run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq,
4646                              bool can_swap, unsigned long *nr_to_scan)
4647 {
4648         int gen, type, zone;
4649         unsigned long old = 0;
4650         unsigned long young = 0;
4651         unsigned long total = 0;
4652         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4653         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4654
4655         /* whether this lruvec is completely out of cold folios */
4656         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS > max_seq) {
4657                 *nr_to_scan = 0;
4658                 return true;
4659         }
4660
4661         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4662                 unsigned long seq;
4663
4664                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
4665                         unsigned long size = 0;
4666
4667                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
4668
4669                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
4670                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
4671
4672                         total += size;
4673                         if (seq == max_seq)
4674                                 young += size;
4675                         else if (seq + MIN_NR_GENS == max_seq)
4676                                 old += size;
4677                 }
4678         }
4679
4680         *nr_to_scan = total;
4681
4682         /*
4683          * The aging tries to be lazy to reduce the overhead, while the eviction
4684          * stalls when the number of generations reaches MIN_NR_GENS. Hence, the
4685          * ideal number of generations is MIN_NR_GENS+1.
4686          */
4687         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS < max_seq)
4688                 return false;
4689
4690         /*
4691          * It's also ideal to spread pages out evenly, i.e., 1/(MIN_NR_GENS+1)
4692          * of the total number of pages for each generation. A reasonable range
4693          * for this average portion is [1/MIN_NR_GENS, 1/(MIN_NR_GENS+2)]. The
4694          * aging cares about the upper bound of hot pages, while the eviction
4695          * cares about the lower bound of cold pages.
4696          */
4697         if (young * MIN_NR_GENS > total)
4698                 return true;
4699         if (old * (MIN_NR_GENS + 2) < total)
4700                 return true;
4701
4702         return false;
4703 }
4704
4705 /*
4706  * For future optimizations:
4707  * 1. Defer try_to_inc_max_seq() to workqueues to reduce latency for memcg
4708  *    reclaim.
4709  */
4710 static long get_nr_to_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, bool can_swap)
4711 {
4712         bool success;
4713         unsigned long nr_to_scan;
4714         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4715         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4716
4717         if (mem_cgroup_below_min(sc->target_mem_cgroup, memcg))
4718                 return -1;
4719
4720         success = should_run_aging(lruvec, max_seq, can_swap, &nr_to_scan);
4721
4722         /* try to scrape all its memory if this memcg was deleted */
4723         if (nr_to_scan && !mem_cgroup_online(memcg))
4724                 return nr_to_scan;
4725
4726         /* try to get away with not aging at the default priority */
4727         if (!success || sc->priority == DEF_PRIORITY)
4728                 return nr_to_scan >> sc->priority;
4729
4730         /* stop scanning this lruvec as it's low on cold folios */
4731         return try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, false) ? -1 : 0;
4732 }
4733
4734 static bool should_abort_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4735 {
4736         int i;
4737         enum zone_watermarks mark;
4738
4739         /* don't abort memcg reclaim to ensure fairness */
4740         if (!root_reclaim(sc))
4741                 return false;
4742
4743         if (sc->nr_reclaimed >= max(sc->nr_to_reclaim, compact_gap(sc->order)))
4744                 return true;
4745
4746         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
4747         if (!current_is_kswapd() || sc->order)
4748                 return false;
4749
4750         mark = sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ?
4751                WMARK_PROMO : WMARK_HIGH;
4752
4753         for (i = 0; i <= sc->reclaim_idx; i++) {
4754                 struct zone *zone = lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones + i;
4755                 unsigned long size = wmark_pages(zone, mark) + MIN_LRU_BATCH;
4756
4757                 if (managed_zone(zone) && !zone_watermark_ok(zone, 0, size, sc->reclaim_idx, 0))
4758                         return false;
4759         }
4760
4761         /* kswapd should abort if all eligible zones are safe */
4762         return true;
4763 }
4764
4765 static bool try_to_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4766 {
4767         long nr_to_scan;
4768         unsigned long scanned = 0;
4769         int swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
4770
4771         while (true) {
4772                 int delta;
4773
4774                 nr_to_scan = get_nr_to_scan(lruvec, sc, swappiness);
4775                 if (nr_to_scan <= 0)
4776                         break;
4777
4778                 delta = evict_folios(lruvec, sc, swappiness);
4779                 if (!delta)
4780                         break;
4781
4782                 scanned += delta;
4783                 if (scanned >= nr_to_scan)
4784                         break;
4785
4786                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4787                         break;
4788
4789                 cond_resched();
4790         }
4791
4792         /* whether this lruvec should be rotated */
4793         return nr_to_scan < 0;
4794 }
4795
4796 static int shrink_one(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4797 {
4798         bool success;
4799         unsigned long scanned = sc->nr_scanned;
4800         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4801         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4802         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4803
4804         /* lru_gen_age_node() called mem_cgroup_calculate_protection() */
4805         if (mem_cgroup_below_min(NULL, memcg))
4806                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4807
4808         if (mem_cgroup_below_low(NULL, memcg)) {
4809                 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4810                 if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL)
4811                         return MEMCG_LRU_TAIL;
4812
4813                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
4814         }
4815
4816         success = try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc);
4817
4818         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg, sc->priority);
4819
4820         if (!sc->proactive)
4821                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false, sc->nr_scanned - scanned,
4822                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
4823
4824         flush_reclaim_state(sc);
4825
4826         if (success && mem_cgroup_online(memcg))
4827                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4828
4829         if (!success && lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
4830                 return 0;
4831
4832         /* one retry if offlined or too small */
4833         return READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL ?
4834                MEMCG_LRU_TAIL : MEMCG_LRU_YOUNG;
4835 }
4836
4837 static void shrink_many(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4838 {
4839         int op;
4840         int gen;
4841         int bin;
4842         int first_bin;
4843         struct lruvec *lruvec;
4844         struct lru_gen_folio *lrugen;
4845         struct mem_cgroup *memcg;
4846         struct hlist_nulls_node *pos;
4847
4848         gen = get_memcg_gen(READ_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq));
4849         bin = first_bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4850 restart:
4851         op = 0;
4852         memcg = NULL;
4853
4854         rcu_read_lock();
4855
4856         hlist_nulls_for_each_entry_rcu(lrugen, pos, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin], list) {
4857                 if (op) {
4858                         lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4859                         op = 0;
4860                 }
4861
4862                 mem_cgroup_put(memcg);
4863                 memcg = NULL;
4864
4865                 if (gen != READ_ONCE(lrugen->gen))
4866                         continue;
4867
4868                 lruvec = container_of(lrugen, struct lruvec, lrugen);
4869                 memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4870
4871                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg)) {
4872                         lru_gen_release_memcg(memcg);
4873                         memcg = NULL;
4874                         continue;
4875                 }
4876
4877                 rcu_read_unlock();
4878
4879                 op = shrink_one(lruvec, sc);
4880
4881                 rcu_read_lock();
4882
4883                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4884                         break;
4885         }
4886
4887         rcu_read_unlock();
4888
4889         if (op)
4890                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4891
4892         mem_cgroup_put(memcg);
4893
4894         if (!is_a_nulls(pos))
4895                 return;
4896
4897         /* restart if raced with lru_gen_rotate_memcg() */
4898         if (gen != get_nulls_value(pos))
4899                 goto restart;
4900
4901         /* try the rest of the bins of the current generation */
4902         bin = get_memcg_bin(bin + 1);
4903         if (bin != first_bin)
4904                 goto restart;
4905 }
4906
4907 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4908 {
4909         struct blk_plug plug;
4910
4911         VM_WARN_ON_ONCE(root_reclaim(sc));
4912         VM_WARN_ON_ONCE(!sc->may_writepage || !sc->may_unmap);
4913
4914         lru_add_drain();
4915
4916         blk_start_plug(&plug);
4917
4918         set_mm_walk(NULL, sc->proactive);
4919
4920         if (try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc))
4921                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_YOUNG);
4922
4923         clear_mm_walk();
4924
4925         blk_finish_plug(&plug);
4926 }
4927
4928 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4929 {
4930         struct blk_plug plug;
4931         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4932
4933         VM_WARN_ON_ONCE(!root_reclaim(sc));
4934
4935         /*
4936          * Unmapped clean folios are already prioritized. Scanning for more of
4937          * them is likely futile and can cause high reclaim latency when there
4938          * is a large number of memcgs.
4939          */
4940         if (!sc->may_writepage || !sc->may_unmap)
4941                 goto done;
4942
4943         lru_add_drain();
4944
4945         blk_start_plug(&plug);
4946
4947         set_mm_walk(pgdat, sc->proactive);
4948
4949         set_initial_priority(pgdat, sc);
4950
4951         if (current_is_kswapd())
4952                 sc->nr_reclaimed = 0;
4953
4954         if (mem_cgroup_disabled())
4955                 shrink_one(&pgdat->__lruvec, sc);
4956         else
4957                 shrink_many(pgdat, sc);
4958
4959         if (current_is_kswapd())
4960                 sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4961
4962         clear_mm_walk();
4963
4964         blk_finish_plug(&plug);
4965 done:
4966         /* kswapd should never fail */
4967         pgdat->kswapd_failures = 0;
4968 }
4969
4970 /******************************************************************************
4971  *                          state change
4972  ******************************************************************************/
4973
4974 static bool __maybe_unused state_is_valid(struct lruvec *lruvec)
4975 {
4976         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4977
4978         if (lrugen->enabled) {
4979                 enum lru_list lru;
4980
4981                 for_each_evictable_lru(lru) {
4982                         if (!list_empty(&lruvec->lists[lru]))
4983                                 return false;
4984                 }
4985         } else {
4986                 int gen, type, zone;
4987
4988                 for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
4989                         if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
4990                                 return false;
4991                 }
4992         }
4993
4994         return true;
4995 }
4996
4997 static bool fill_evictable(struct lruvec *lruvec)
4998 {
4999         enum lru_list lru;
5000         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5001
5002         for_each_evictable_lru(lru) {
5003                 int type = is_file_lru(lru);
5004                 bool active = is_active_lru(lru);
5005                 struct list_head *head = &lruvec->lists[lru];
5006
5007                 while (!list_empty(head)) {
5008                         bool success;
5009                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5010
5011                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5012                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio) != active, folio);
5013                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5014                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_lru_gen(folio) != -1, folio);
5015
5016                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
5017                         success = lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false);
5018                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5019
5020                         if (!--remaining)
5021                                 return false;
5022                 }
5023         }
5024
5025         return true;
5026 }
5027
5028 static bool drain_evictable(struct lruvec *lruvec)
5029 {
5030         int gen, type, zone;
5031         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5032
5033         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5034                 struct list_head *head = &lruvec->lrugen.folios[gen][type][zone];
5035
5036                 while (!list_empty(head)) {
5037                         bool success;
5038                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5039
5040                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5041                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
5042                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5043                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
5044
5045                         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false);
5046                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5047                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
5048
5049                         if (!--remaining)
5050                                 return false;
5051                 }
5052         }
5053
5054         return true;
5055 }
5056
5057 static void lru_gen_change_state(bool enabled)
5058 {
5059         static DEFINE_MUTEX(state_mutex);
5060
5061         struct mem_cgroup *memcg;
5062
5063         cgroup_lock();
5064         cpus_read_lock();
5065         get_online_mems();
5066         mutex_lock(&state_mutex);
5067
5068         if (enabled == lru_gen_enabled())
5069                 goto unlock;
5070
5071         if (enabled)
5072                 static_branch_enable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5073         else
5074                 static_branch_disable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5075
5076         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5077         do {
5078                 int nid;
5079
5080                 for_each_node(nid) {
5081                         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5082
5083                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5084
5085                         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
5086                         VM_WARN_ON_ONCE(!state_is_valid(lruvec));
5087
5088                         lruvec->lrugen.enabled = enabled;
5089
5090                         while (!(enabled ? fill_evictable(lruvec) : drain_evictable(lruvec))) {
5091                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5092                                 cond_resched();
5093                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5094                         }
5095
5096                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5097                 }
5098
5099                 cond_resched();
5100         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5101 unlock:
5102         mutex_unlock(&state_mutex);
5103         put_online_mems();
5104         cpus_read_unlock();
5105         cgroup_unlock();
5106 }
5107
5108 /******************************************************************************
5109  *                          sysfs interface
5110  ******************************************************************************/
5111
5112 static ssize_t min_ttl_ms_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5113 {
5114         return sysfs_emit(buf, "%u\n", jiffies_to_msecs(READ_ONCE(lru_gen_min_ttl)));
5115 }
5116
5117 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5118 static ssize_t min_ttl_ms_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5119                                 const char *buf, size_t len)
5120 {
5121         unsigned int msecs;
5122
5123         if (kstrtouint(buf, 0, &msecs))
5124                 return -EINVAL;
5125
5126         WRITE_ONCE(lru_gen_min_ttl, msecs_to_jiffies(msecs));
5127
5128         return len;
5129 }
5130
5131 static struct kobj_attribute lru_gen_min_ttl_attr = __ATTR_RW(min_ttl_ms);
5132
5133 static ssize_t enabled_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5134 {
5135         unsigned int caps = 0;
5136
5137         if (get_cap(LRU_GEN_CORE))
5138                 caps |= BIT(LRU_GEN_CORE);
5139
5140         if (should_walk_mmu())
5141                 caps |= BIT(LRU_GEN_MM_WALK);
5142
5143         if (should_clear_pmd_young())
5144                 caps |= BIT(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
5145
5146         return sysfs_emit(buf, "0x%04x\n", caps);
5147 }
5148
5149 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5150 static ssize_t enabled_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5151                              const char *buf, size_t len)
5152 {
5153         int i;
5154         unsigned int caps;
5155
5156         if (tolower(*buf) == 'n')
5157                 caps = 0;
5158         else if (tolower(*buf) == 'y')
5159                 caps = -1;
5160         else if (kstrtouint(buf, 0, &caps))
5161                 return -EINVAL;
5162
5163         for (i = 0; i < NR_LRU_GEN_CAPS; i++) {
5164                 bool enabled = caps & BIT(i);
5165
5166                 if (i == LRU_GEN_CORE)
5167                         lru_gen_change_state(enabled);
5168                 else if (enabled)
5169                         static_branch_enable(&lru_gen_caps[i]);
5170                 else
5171                         static_branch_disable(&lru_gen_caps[i]);
5172         }
5173
5174         return len;
5175 }
5176
5177 static struct kobj_attribute lru_gen_enabled_attr = __ATTR_RW(enabled);
5178
5179 static struct attribute *lru_gen_attrs[] = {
5180         &lru_gen_min_ttl_attr.attr,
5181         &lru_gen_enabled_attr.attr,
5182         NULL
5183 };
5184
5185 static const struct attribute_group lru_gen_attr_group = {
5186         .name = "lru_gen",
5187         .attrs = lru_gen_attrs,
5188 };
5189
5190 /******************************************************************************
5191  *                          debugfs interface
5192  ******************************************************************************/
5193
5194 static void *lru_gen_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
5195 {
5196         struct mem_cgroup *memcg;
5197         loff_t nr_to_skip = *pos;
5198
5199         m->private = kvmalloc(PATH_MAX, GFP_KERNEL);
5200         if (!m->private)
5201                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5202
5203         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5204         do {
5205                 int nid;
5206
5207                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5208                         if (!nr_to_skip--)
5209                                 return get_lruvec(memcg, nid);
5210                 }
5211         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5212
5213         return NULL;
5214 }
5215
5216 static void lru_gen_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
5217 {
5218         if (!IS_ERR_OR_NULL(v))
5219                 mem_cgroup_iter_break(NULL, lruvec_memcg(v));
5220
5221         kvfree(m->private);
5222         m->private = NULL;
5223 }
5224
5225 static void *lru_gen_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
5226 {
5227         int nid = lruvec_pgdat(v)->node_id;
5228         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(v);
5229
5230         ++*pos;
5231
5232         nid = next_memory_node(nid);
5233         if (nid == MAX_NUMNODES) {
5234                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
5235                 if (!memcg)
5236                         return NULL;
5237
5238                 nid = first_memory_node;
5239         }
5240
5241         return get_lruvec(memcg, nid);
5242 }
5243
5244 static void lru_gen_seq_show_full(struct seq_file *m, struct lruvec *lruvec,
5245                                   unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
5246                                   unsigned long seq)
5247 {
5248         int i;
5249         int type, tier;
5250         int hist = lru_hist_from_seq(seq);
5251         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5252         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5253
5254         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
5255                 seq_printf(m, "            %10d", tier);
5256                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5257                         const char *s = "   ";
5258                         unsigned long n[3] = {};
5259
5260                         if (seq == max_seq) {
5261                                 s = "RT ";
5262                                 n[0] = READ_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier]);
5263                                 n[1] = READ_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier]);
5264                         } else if (seq == min_seq[type] || NR_HIST_GENS > 1) {
5265                                 s = "rep";
5266                                 n[0] = atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
5267                                 n[1] = atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
5268                                 if (tier)
5269                                         n[2] = READ_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1]);
5270                         }
5271
5272                         for (i = 0; i < 3; i++)
5273                                 seq_printf(m, " %10lu%c", n[i], s[i]);
5274                 }
5275                 seq_putc(m, '\n');
5276         }
5277
5278         if (!mm_state)
5279                 return;
5280
5281         seq_puts(m, "                      ");
5282         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
5283                 const char *s = "      ";
5284                 unsigned long n = 0;
5285
5286                 if (seq == max_seq && NR_HIST_GENS == 1) {
5287                         s = "LOYNFA";
5288                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5289                 } else if (seq != max_seq && NR_HIST_GENS > 1) {
5290                         s = "loynfa";
5291                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5292                 }
5293
5294                 seq_printf(m, " %10lu%c", n, s[i]);
5295         }
5296         seq_putc(m, '\n');
5297 }
5298
5299 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5300 static int lru_gen_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
5301 {
5302         unsigned long seq;
5303         bool full = !debugfs_real_fops(m->file)->write;
5304         struct lruvec *lruvec = v;
5305         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5306         int nid = lruvec_pgdat(lruvec)->node_id;
5307         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5308         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5309         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5310
5311         if (nid == first_memory_node) {
5312                 const char *path = memcg ? m->private : "";
5313
5314 #ifdef CONFIG_MEMCG
5315                 if (memcg)
5316                         cgroup_path(memcg->css.cgroup, m->private, PATH_MAX);
5317 #endif
5318                 seq_printf(m, "memcg %5hu %s\n", mem_cgroup_id(memcg), path);
5319         }
5320
5321         seq_printf(m, " node %5d\n", nid);
5322
5323         if (!full)
5324                 seq = min_seq[LRU_GEN_ANON];
5325         else if (max_seq >= MAX_NR_GENS)
5326                 seq = max_seq - MAX_NR_GENS + 1;
5327         else
5328                 seq = 0;
5329
5330         for (; seq <= max_seq; seq++) {
5331                 int type, zone;
5332                 int gen = lru_gen_from_seq(seq);
5333                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
5334
5335                 seq_printf(m, " %10lu %10u", seq, jiffies_to_msecs(jiffies - birth));
5336
5337                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5338                         unsigned long size = 0;
5339                         char mark = full && seq < min_seq[type] ? 'x' : ' ';
5340
5341                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
5342                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
5343
5344                         seq_printf(m, " %10lu%c", size, mark);
5345                 }
5346
5347                 seq_putc(m, '\n');
5348
5349                 if (full)
5350                         lru_gen_seq_show_full(m, lruvec, max_seq, min_seq, seq);
5351         }
5352
5353         return 0;
5354 }
5355
5356 static const struct seq_operations lru_gen_seq_ops = {
5357         .start = lru_gen_seq_start,
5358         .stop = lru_gen_seq_stop,
5359         .next = lru_gen_seq_next,
5360         .show = lru_gen_seq_show,
5361 };
5362
5363 static int run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
5364                      bool can_swap, bool force_scan)
5365 {
5366         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5367         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5368
5369         if (seq < max_seq)
5370                 return 0;
5371
5372         if (seq > max_seq)
5373                 return -EINVAL;
5374
5375         if (!force_scan && min_seq[!can_swap] + MAX_NR_GENS - 1 <= max_seq)
5376                 return -ERANGE;
5377
5378         try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, force_scan);
5379
5380         return 0;
5381 }
5382
5383 static int run_eviction(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5384                         int swappiness, unsigned long nr_to_reclaim)
5385 {
5386         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5387
5388         if (seq + MIN_NR_GENS > max_seq)
5389                 return -EINVAL;
5390
5391         sc->nr_reclaimed = 0;
5392
5393         while (!signal_pending(current)) {
5394                 DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5395
5396                 if (seq < min_seq[!swappiness])
5397                         return 0;
5398
5399                 if (sc->nr_reclaimed >= nr_to_reclaim)
5400                         return 0;
5401
5402                 if (!evict_folios(lruvec, sc, swappiness))
5403                         return 0;
5404
5405                 cond_resched();
5406         }
5407
5408         return -EINTR;
5409 }
5410
5411 static int run_cmd(char cmd, int memcg_id, int nid, unsigned long seq,
5412                    struct scan_control *sc, int swappiness, unsigned long opt)
5413 {
5414         struct lruvec *lruvec;
5415         int err = -EINVAL;
5416         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
5417
5418         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || !node_state(nid, N_MEMORY))
5419                 return -EINVAL;
5420
5421         if (!mem_cgroup_disabled()) {
5422                 rcu_read_lock();
5423
5424                 memcg = mem_cgroup_from_id(memcg_id);
5425                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg))
5426                         memcg = NULL;
5427
5428                 rcu_read_unlock();
5429
5430                 if (!memcg)
5431                         return -EINVAL;
5432         }
5433
5434         if (memcg_id != mem_cgroup_id(memcg))
5435                 goto done;
5436
5437         lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5438
5439         if (swappiness < MIN_SWAPPINESS)
5440                 swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5441         else if (swappiness > MAX_SWAPPINESS)
5442                 goto done;
5443
5444         switch (cmd) {
5445         case '+':
5446                 err = run_aging(lruvec, seq, swappiness, opt);
5447                 break;
5448         case '-':
5449                 err = run_eviction(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5450                 break;
5451         }
5452 done:
5453         mem_cgroup_put(memcg);
5454
5455         return err;
5456 }
5457
5458 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5459 static ssize_t lru_gen_seq_write(struct file *file, const char __user *src,
5460                                  size_t len, loff_t *pos)
5461 {
5462         void *buf;
5463         char *cur, *next;
5464         unsigned int flags;
5465         struct blk_plug plug;
5466         int err = -EINVAL;
5467         struct scan_control sc = {
5468                 .may_writepage = true,
5469                 .may_unmap = true,
5470                 .may_swap = true,
5471                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
5472                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
5473         };
5474
5475         buf = kvmalloc(len + 1, GFP_KERNEL);
5476         if (!buf)
5477                 return -ENOMEM;
5478
5479         if (copy_from_user(buf, src, len)) {
5480                 kvfree(buf);
5481                 return -EFAULT;
5482         }
5483
5484         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
5485         flags = memalloc_noreclaim_save();
5486         blk_start_plug(&plug);
5487         if (!set_mm_walk(NULL, true)) {
5488                 err = -ENOMEM;
5489                 goto done;
5490         }
5491
5492         next = buf;
5493         next[len] = '\0';
5494
5495         while ((cur = strsep(&next, ",;\n"))) {
5496                 int n;
5497                 int end;
5498                 char cmd;
5499                 unsigned int memcg_id;
5500                 unsigned int nid;
5501                 unsigned long seq;
5502                 unsigned int swappiness = -1;
5503                 unsigned long opt = -1;
5504
5505                 cur = skip_spaces(cur);
5506                 if (!*cur)
5507                         continue;
5508
5509                 n = sscanf(cur, "%c %u %u %lu %n %u %n %lu %n", &cmd, &memcg_id, &nid,
5510                            &seq, &end, &swappiness, &end, &opt, &end);
5511                 if (n < 4 || cur[end]) {
5512                         err = -EINVAL;
5513                         break;
5514                 }
5515
5516                 err = run_cmd(cmd, memcg_id, nid, seq, &sc, swappiness, opt);
5517                 if (err)
5518                         break;
5519         }
5520 done:
5521         clear_mm_walk();
5522         blk_finish_plug(&plug);
5523         memalloc_noreclaim_restore(flags);
5524         set_task_reclaim_state(current, NULL);
5525
5526         kvfree(buf);
5527
5528         return err ? : len;
5529 }
5530
5531 static int lru_gen_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
5532 {
5533         return seq_open(file, &lru_gen_seq_ops);
5534 }
5535
5536 static const struct file_operations lru_gen_rw_fops = {
5537         .open = lru_gen_seq_open,
5538         .read = seq_read,
5539         .write = lru_gen_seq_write,
5540         .llseek = seq_lseek,
5541         .release = seq_release,
5542 };
5543
5544 static const struct file_operations lru_gen_ro_fops = {
5545         .open = lru_gen_seq_open,
5546         .read = seq_read,
5547         .llseek = seq_lseek,
5548         .release = seq_release,
5549 };
5550
5551 /******************************************************************************
5552  *                          initialization
5553  ******************************************************************************/
5554
5555 void lru_gen_init_pgdat(struct pglist_data *pgdat)
5556 {
5557         int i, j;
5558
5559         spin_lock_init(&pgdat->memcg_lru.lock);
5560
5561         for (i = 0; i < MEMCG_NR_GENS; i++) {
5562                 for (j = 0; j < MEMCG_NR_BINS; j++)
5563                         INIT_HLIST_NULLS_HEAD(&pgdat->memcg_lru.fifo[i][j], i);
5564         }
5565 }
5566
5567 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
5568 {
5569         int i;
5570         int gen, type, zone;
5571         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5572         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5573
5574         lrugen->max_seq = MIN_NR_GENS + 1;
5575         lrugen->enabled = lru_gen_enabled();
5576
5577         for (i = 0; i <= MIN_NR_GENS + 1; i++)
5578                 lrugen->timestamps[i] = jiffies;
5579
5580         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)
5581                 INIT_LIST_HEAD(&lrugen->folios[gen][type][zone]);
5582
5583         if (mm_state)
5584                 mm_state->seq = MIN_NR_GENS;
5585 }
5586
5587 #ifdef CONFIG_MEMCG
5588
5589 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5590 {
5591         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5592
5593         if (!mm_list)
5594                 return;
5595
5596         INIT_LIST_HEAD(&mm_list->fifo);
5597         spin_lock_init(&mm_list->lock);
5598 }
5599
5600 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5601 {
5602         int i;
5603         int nid;
5604         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5605
5606         VM_WARN_ON_ONCE(mm_list && !list_empty(&mm_list->fifo));
5607
5608         for_each_node(nid) {
5609                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5610                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5611
5612                 VM_WARN_ON_ONCE(memchr_inv(lruvec->lrugen.nr_pages, 0,
5613                                            sizeof(lruvec->lrugen.nr_pages)));
5614
5615                 lruvec->lrugen.list.next = LIST_POISON1;
5616
5617                 if (!mm_state)
5618                         continue;
5619
5620                 for (i = 0; i < NR_BLOOM_FILTERS; i++) {
5621                         bitmap_free(mm_state->filters[i]);
5622                         mm_state->filters[i] = NULL;
5623                 }
5624         }
5625 }
5626
5627 #endif /* CONFIG_MEMCG */
5628
5629 static int __init init_lru_gen(void)
5630 {
5631         BUILD_BUG_ON(MIN_NR_GENS + 1 >= MAX_NR_GENS);
5632         BUILD_BUG_ON(BIT(LRU_GEN_WIDTH) <= MAX_NR_GENS);
5633
5634         if (sysfs_create_group(mm_kobj, &lru_gen_attr_group))
5635                 pr_err("lru_gen: failed to create sysfs group\n");
5636
5637         debugfs_create_file("lru_gen", 0644, NULL, NULL, &lru_gen_rw_fops);
5638         debugfs_create_file("lru_gen_full", 0444, NULL, NULL, &lru_gen_ro_fops);
5639
5640         return 0;
5641 };
5642 late_initcall(init_lru_gen);
5643
5644 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
5645
5646 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5647 {
5648         BUILD_BUG();
5649 }
5650
5651 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5652 {
5653         BUILD_BUG();
5654 }
5655
5656 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5657 {
5658         BUILD_BUG();
5659 }
5660
5661 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5662
5663 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5664 {
5665         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
5666         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
5667         unsigned long nr_to_scan;
5668         enum lru_list lru;
5669         unsigned long nr_reclaimed = 0;
5670         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
5671         bool proportional_reclaim;
5672         struct blk_plug plug;
5673
5674         if (lru_gen_enabled() && !root_reclaim(sc)) {
5675                 lru_gen_shrink_lruvec(lruvec, sc);
5676                 return;
5677         }
5678
5679         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
5680
5681         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
5682         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
5683
5684         /*
5685          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
5686          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
5687          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
5688          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
5689          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
5690          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
5691          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
5692          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
5693          * dropped to zero at the first pass.
5694          */
5695         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
5696                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
5697
5698         blk_start_plug(&plug);
5699         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
5700                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
5701                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
5702                 unsigned long nr_scanned;
5703
5704                 for_each_evictable_lru(lru) {
5705                         if (nr[lru]) {
5706                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
5707                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
5708
5709                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
5710                                                             lruvec, sc);
5711                         }
5712                 }
5713
5714                 cond_resched();
5715
5716                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
5717                         continue;
5718
5719                 /*
5720                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
5721                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
5722                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
5723                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
5724                  * proportional to the original scan target.
5725                  */
5726                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
5727                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
5728
5729                 /*
5730                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
5731                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
5732                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
5733                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
5734                  */
5735                 if (!nr_file || !nr_anon)
5736                         break;
5737
5738                 if (nr_file > nr_anon) {
5739                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
5740                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
5741                         lru = LRU_BASE;
5742                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
5743                 } else {
5744                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
5745                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
5746                         lru = LRU_FILE;
5747                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
5748                 }
5749
5750                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
5751                 nr[lru] = 0;
5752                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
5753
5754                 /*
5755                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
5756                  * scan target and the percentage scanning already complete
5757                  */
5758                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
5759                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5760                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5761                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5762
5763                 lru += LRU_ACTIVE;
5764                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5765                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5766                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5767         }
5768         blk_finish_plug(&plug);
5769         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
5770
5771         /*
5772          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
5773          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
5774          */
5775         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
5776             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
5777                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
5778                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
5779 }
5780
5781 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
5782 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
5783 {
5784         if (gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask) && sc->order &&
5785                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
5786                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
5787                 return true;
5788
5789         return false;
5790 }
5791
5792 /*
5793  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
5794  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
5795  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
5796  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
5797  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
5798  */
5799 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
5800                                         unsigned long nr_reclaimed,
5801                                         struct scan_control *sc)
5802 {
5803         unsigned long pages_for_compaction;
5804         unsigned long inactive_lru_pages;
5805         int z;
5806
5807         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
5808         if (!in_reclaim_compaction(sc))
5809                 return false;
5810
5811         /*
5812          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
5813          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
5814          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
5815          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
5816          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
5817          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
5818          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
5819          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
5820          */
5821         if (!nr_reclaimed)
5822                 return false;
5823
5824         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
5825         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
5826                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
5827                 if (!managed_zone(zone))
5828                         continue;
5829
5830                 /* Allocation can already succeed, nothing to do */
5831                 if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
5832                                       sc->reclaim_idx, 0))
5833                         return false;
5834
5835                 if (compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
5836                         return false;
5837         }
5838
5839         /*
5840          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
5841          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
5842          */
5843         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
5844         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
5845         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
5846                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
5847
5848         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
5849 }
5850
5851 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5852 {
5853         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
5854         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
5855                 .pgdat = pgdat,
5856         };
5857         struct mem_cgroup_reclaim_cookie *partial = &reclaim;
5858         struct mem_cgroup *memcg;
5859
5860         /*
5861          * In most cases, direct reclaimers can do partial walks
5862          * through the cgroup tree, using an iterator state that
5863          * persists across invocations. This strikes a balance between
5864          * fairness and allocation latency.
5865          *
5866          * For kswapd, reliable forward progress is more important
5867          * than a quick return to idle. Always do full walks.
5868          */
5869         if (current_is_kswapd() || sc->memcg_full_walk)
5870                 partial = NULL;
5871
5872         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, partial);
5873         do {
5874                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
5875                 unsigned long reclaimed;
5876                 unsigned long scanned;
5877
5878                 /*
5879                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
5880                  * aren't eligible for reclaim - either because they
5881                  * don't have any reclaimable pages, or because their
5882                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
5883                  */
5884                 cond_resched();
5885
5886                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
5887
5888                 if (mem_cgroup_below_min(target_memcg, memcg)) {
5889                         /*
5890                          * Hard protection.
5891                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
5892                          */
5893                         continue;
5894                 } else if (mem_cgroup_below_low(target_memcg, memcg)) {
5895                         /*
5896                          * Soft protection.
5897                          * Respect the protection only as long as
5898                          * there is an unprotected supply
5899                          * of reclaimable memory from other cgroups.
5900                          */
5901                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
5902                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
5903                                 continue;
5904                         }
5905                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
5906                 }
5907
5908                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5909                 scanned = sc->nr_scanned;
5910
5911                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
5912
5913                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
5914                             sc->priority);
5915
5916                 /* Record the group's reclaim efficiency */
5917                 if (!sc->proactive)
5918                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
5919                                    sc->nr_scanned - scanned,
5920                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
5921
5922                 /* If partial walks are allowed, bail once goal is reached */
5923                 if (partial && sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
5924                         mem_cgroup_iter_break(target_memcg, memcg);
5925                         break;
5926                 }
5927         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, partial)));
5928 }
5929
5930 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5931 {
5932         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned, nr_node_reclaimed;
5933         struct lruvec *target_lruvec;
5934         bool reclaimable = false;
5935
5936         if (lru_gen_enabled() && root_reclaim(sc)) {
5937                 lru_gen_shrink_node(pgdat, sc);
5938                 return;
5939         }
5940
5941         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
5942
5943 again:
5944         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
5945
5946         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5947         nr_scanned = sc->nr_scanned;
5948
5949         prepare_scan_control(pgdat, sc);
5950
5951         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
5952
5953         flush_reclaim_state(sc);
5954
5955         nr_node_reclaimed = sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed;
5956
5957         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
5958         if (!sc->proactive)
5959                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
5960                            sc->nr_scanned - nr_scanned, nr_node_reclaimed);
5961
5962         if (nr_node_reclaimed)
5963                 reclaimable = true;
5964
5965         if (current_is_kswapd()) {
5966                 /*
5967                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
5968                  * it implies that the long-lived page allocation rate
5969                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
5970                  * global limits are not being effective at throttling
5971                  * processes due to the page distribution throughout
5972                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
5973                  * device. The only option is to throttle from reclaim
5974                  * context which is not ideal as there is no guarantee
5975                  * the dirtying process is throttled in the same way
5976                  * balance_dirty_pages() manages.
5977                  *
5978                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
5979                  * count the number of pages under pages flagged for
5980                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
5981                  * in the nr_immediate check below.
5982                  */
5983                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
5984                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
5985
5986                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
5987                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
5988                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
5989
5990                 /*
5991                  * If kswapd scans pages marked for immediate
5992                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
5993                  * implies that pages are cycling through the LRU
5994                  * faster than they are written so forcibly stall
5995                  * until some pages complete writeback.
5996                  */
5997                 if (sc->nr.immediate)
5998                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
5999         }
6000
6001         /*
6002          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
6003          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
6004          *
6005          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
6006          * stalling in reclaim_throttle().
6007          */
6008         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested) {
6009                 if (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))
6010                         set_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
6011
6012                 if (current_is_kswapd())
6013                         set_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
6014         }
6015
6016         /*
6017          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
6018          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
6019          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
6020          * the LRU too quickly.
6021          */
6022         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
6023             !sc->hibernation_mode &&
6024             (test_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags) ||
6025              test_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags)))
6026                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
6027
6028         if (should_continue_reclaim(pgdat, nr_node_reclaimed, sc))
6029                 goto again;
6030
6031         /*
6032          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
6033          * many failures to reclaim anything from them and goes to
6034          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
6035          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
6036          */
6037         if (reclaimable)
6038                 pgdat->kswapd_failures = 0;
6039         else if (sc->cache_trim_mode)
6040                 sc->cache_trim_mode_failed = 1;
6041 }
6042
6043 /*
6044  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
6045  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
6046  * should reclaim first.
6047  */
6048 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
6049 {
6050         unsigned long watermark;
6051
6052         if (!gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask))
6053                 return false;
6054
6055         /* Allocation can already succeed, nothing to do */
6056         if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
6057                               sc->reclaim_idx, 0))
6058                 return true;
6059
6060         /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
6061         if (!compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
6062                 return false;
6063
6064         /*
6065          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
6066          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
6067          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
6068          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
6069          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
6070          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
6071          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
6072          */
6073         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
6074
6075         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
6076 }
6077
6078 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6079 {
6080         /*
6081          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
6082          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
6083          */
6084         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
6085                 wait_queue_head_t *wqh;
6086
6087                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
6088                 if (waitqueue_active(wqh))
6089                         wake_up(wqh);
6090
6091                 return;
6092         }
6093
6094         /*
6095          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
6096          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
6097          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
6098          * LRU.
6099          */
6100         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
6101                 return;
6102
6103         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
6104         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
6105                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
6106 }
6107
6108 /*
6109  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
6110  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
6111  * request.
6112  *
6113  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
6114  * scan then give up on it.
6115  */
6116 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
6117 {
6118         struct zoneref *z;
6119         struct zone *zone;
6120         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6121         unsigned long nr_soft_scanned;
6122         gfp_t orig_mask;
6123         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
6124         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
6125
6126         /*
6127          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
6128          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
6129          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
6130          */
6131         orig_mask = sc->gfp_mask;
6132         if (buffer_heads_over_limit) {
6133                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
6134                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
6135         }
6136
6137         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6138                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
6139                 /*
6140                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
6141                  * to global LRU.
6142                  */
6143                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
6144                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
6145                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
6146                                 continue;
6147
6148                         /*
6149                          * If we already have plenty of memory free for
6150                          * compaction in this zone, don't free any more.
6151                          * Even though compaction is invoked for any
6152                          * non-zero order, only frequent costly order
6153                          * reclamation is disruptive enough to become a
6154                          * noticeable problem, like transparent huge
6155                          * page allocations.
6156                          */
6157                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
6158                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
6159                             compaction_ready(zone, sc)) {
6160                                 sc->compaction_ready = true;
6161                                 continue;
6162                         }
6163
6164                         /*
6165                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
6166                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
6167                          * node may be shrunk multiple times but in that case
6168                          * the user prefers lower zones being preserved.
6169                          */
6170                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6171                                 continue;
6172
6173                         /*
6174                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
6175                          * and returns the number of reclaimed pages and
6176                          * scanned pages. This works for global memory pressure
6177                          * and balancing, not for a memcg's limit.
6178                          */
6179                         nr_soft_scanned = 0;
6180                         nr_soft_reclaimed = memcg1_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
6181                                                                       sc->order, sc->gfp_mask,
6182                                                                       &nr_soft_scanned);
6183                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6184                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
6185                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
6186                 }
6187
6188                 if (!first_pgdat)
6189                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
6190
6191                 /* See comment about same check for global reclaim above */
6192                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6193                         continue;
6194                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6195                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
6196         }
6197
6198         if (first_pgdat)
6199                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
6200
6201         /*
6202          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
6203          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
6204          */
6205         sc->gfp_mask = orig_mask;
6206 }
6207
6208 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
6209 {
6210         struct lruvec *target_lruvec;
6211         unsigned long refaults;
6212
6213         if (lru_gen_enabled())
6214                 return;
6215
6216         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
6217         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
6218         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] = refaults;
6219         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
6220         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] = refaults;
6221 }
6222
6223 /*
6224  * This is the main entry point to direct page reclaim.
6225  *
6226  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
6227  * are "out of memory" and something needs to be killed.
6228  *
6229  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
6230  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
6231  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
6232  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
6233  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
6234  * work, and the allocation attempt will fail.
6235  *
6236  * returns:     0, if no pages reclaimed
6237  *              else, the number of pages reclaimed
6238  */
6239 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
6240                                           struct scan_control *sc)
6241 {
6242         int initial_priority = sc->priority;
6243         pg_data_t *last_pgdat;
6244         struct zoneref *z;
6245         struct zone *zone;
6246 retry:
6247         delayacct_freepages_start();
6248
6249         if (!cgroup_reclaim(sc))
6250                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
6251
6252         do {
6253                 if (!sc->proactive)
6254                         vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
6255                                         sc->priority);
6256                 sc->nr_scanned = 0;
6257                 shrink_zones(zonelist, sc);
6258
6259                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
6260                         break;
6261
6262                 if (sc->compaction_ready)
6263                         break;
6264
6265                 /*
6266                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
6267                  * writepage even in laptop mode.
6268                  */
6269                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
6270                         sc->may_writepage = 1;
6271         } while (--sc->priority >= 0);
6272
6273         last_pgdat = NULL;
6274         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
6275                                         sc->nodemask) {
6276                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6277                         continue;
6278                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6279
6280                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
6281
6282                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
6283                         struct lruvec *lruvec;
6284
6285                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
6286                                                    zone->zone_pgdat);
6287                         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6288                 }
6289         }
6290
6291         delayacct_freepages_end();
6292
6293         if (sc->nr_reclaimed)
6294                 return sc->nr_reclaimed;
6295
6296         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
6297         if (sc->compaction_ready)
6298                 return 1;
6299
6300         /*
6301          * In most cases, direct reclaimers can do partial walks
6302          * through the cgroup tree to meet the reclaim goal while
6303          * keeping latency low. Since the iterator state is shared
6304          * among all direct reclaim invocations (to retain fairness
6305          * among cgroups), though, high concurrency can result in
6306          * individual threads not seeing enough cgroups to make
6307          * meaningful forward progress. Avoid false OOMs in this case.
6308          */
6309         if (!sc->memcg_full_walk) {
6310                 sc->priority = initial_priority;
6311                 sc->memcg_full_walk = 1;
6312                 goto retry;
6313         }
6314
6315         /*
6316          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
6317          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
6318          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
6319          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
6320          * instead of doing costly eligibility calculations of the
6321          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
6322          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
6323          */
6324         if (sc->skipped_deactivate) {
6325                 sc->priority = initial_priority;
6326                 sc->force_deactivate = 1;
6327                 sc->skipped_deactivate = 0;
6328                 goto retry;
6329         }
6330
6331         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
6332         if (sc->memcg_low_skipped) {
6333                 sc->priority = initial_priority;
6334                 sc->force_deactivate = 0;
6335                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
6336                 sc->memcg_low_skipped = 0;
6337                 goto retry;
6338         }
6339
6340         return 0;
6341 }
6342
6343 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
6344 {
6345         struct zone *zone;
6346         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
6347         unsigned long free_pages = 0;
6348         int i;
6349         bool wmark_ok;
6350
6351         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6352                 return true;
6353
6354         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
6355                 zone = &pgdat->node_zones[i];
6356                 if (!managed_zone(zone))
6357                         continue;
6358
6359                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
6360                         continue;
6361
6362                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
6363                 free_pages += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
6364         }
6365
6366         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
6367         if (!pfmemalloc_reserve)
6368                 return true;
6369
6370         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
6371
6372         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
6373         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
6374                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
6375                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
6376
6377                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
6378         }
6379
6380         return wmark_ok;
6381 }
6382
6383 /*
6384  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
6385  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
6386  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
6387  * when the low watermark is reached.
6388  *
6389  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
6390  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
6391  */
6392 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
6393                                         nodemask_t *nodemask)
6394 {
6395         struct zoneref *z;
6396         struct zone *zone;
6397         pg_data_t *pgdat = NULL;
6398
6399         /*
6400          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
6401          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
6402          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
6403          * committing a transaction where throttling it could forcing other
6404          * processes to block on log_wait_commit().
6405          */
6406         if (current->flags & PF_KTHREAD)
6407                 goto out;
6408
6409         /*
6410          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
6411          * It should return quickly so it can exit and free its memory
6412          */
6413         if (fatal_signal_pending(current))
6414                 goto out;
6415
6416         /*
6417          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
6418          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
6419          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
6420          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
6421          *
6422          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
6423          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
6424          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
6425          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
6426          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
6427          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
6428          * should make reasonable progress.
6429          */
6430         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6431                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
6432                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
6433                         continue;
6434
6435                 /* Throttle based on the first usable node */
6436                 pgdat = zone->zone_pgdat;
6437                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
6438                         goto out;
6439                 break;
6440         }
6441
6442         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
6443         if (!pgdat)
6444                 goto out;
6445
6446         /* Account for the throttling */
6447         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
6448
6449         /*
6450          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
6451          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
6452          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
6453          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
6454          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
6455          * second before continuing.
6456          */
6457         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
6458                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
6459                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
6460         else
6461                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
6462                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
6463                         allow_direct_reclaim(pgdat));
6464
6465         if (fatal_signal_pending(current))
6466                 return true;
6467
6468 out:
6469         return false;
6470 }
6471
6472 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
6473                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
6474 {
6475         unsigned long nr_reclaimed;
6476         struct scan_control sc = {
6477                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6478                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
6479                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
6480                 .order = order,
6481                 .nodemask = nodemask,
6482                 .priority = DEF_PRIORITY,
6483                 .may_writepage = !laptop_mode,
6484                 .may_unmap = 1,
6485                 .may_swap = 1,
6486         };
6487
6488         /*
6489          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
6490          * Confirm they are large enough for max values.
6491          */
6492         BUILD_BUG_ON(MAX_PAGE_ORDER >= S8_MAX);
6493         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
6494         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
6495
6496         /*
6497          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
6498          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
6499          * point.
6500          */
6501         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
6502                 return 1;
6503
6504         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6505         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
6506
6507         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6508
6509         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
6510         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6511
6512         return nr_reclaimed;
6513 }
6514
6515 #ifdef CONFIG_MEMCG
6516
6517 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
6518 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
6519                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
6520                                                 pg_data_t *pgdat,
6521                                                 unsigned long *nr_scanned)
6522 {
6523         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6524         struct scan_control sc = {
6525                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6526                 .target_mem_cgroup = memcg,
6527                 .may_writepage = !laptop_mode,
6528                 .may_unmap = 1,
6529                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6530                 .may_swap = !noswap,
6531         };
6532
6533         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
6534
6535         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
6536                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
6537
6538         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
6539                                                       sc.gfp_mask);
6540
6541         /*
6542          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
6543          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
6544          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
6545          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
6546          * the priority and make it zero.
6547          */
6548         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
6549
6550         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
6551
6552         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
6553
6554         return sc.nr_reclaimed;
6555 }
6556
6557 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
6558                                            unsigned long nr_pages,
6559                                            gfp_t gfp_mask,
6560                                            unsigned int reclaim_options,
6561                                            int *swappiness)
6562 {
6563         unsigned long nr_reclaimed;
6564         unsigned int noreclaim_flag;
6565         struct scan_control sc = {
6566                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
6567                 .proactive_swappiness = swappiness,
6568                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
6569                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
6570                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6571                 .target_mem_cgroup = memcg,
6572                 .priority = DEF_PRIORITY,
6573                 .may_writepage = !laptop_mode,
6574                 .may_unmap = 1,
6575                 .may_swap = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_MAY_SWAP),
6576                 .proactive = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_PROACTIVE),
6577         };
6578         /*
6579          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
6580          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
6581          * the reclaim does not bail out early.
6582          */
6583         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
6584
6585         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6586         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
6587         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
6588
6589         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6590
6591         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
6592         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
6593         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6594
6595         return nr_reclaimed;
6596 }
6597 #endif
6598
6599 static void kswapd_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
6600 {
6601         struct mem_cgroup *memcg;
6602         struct lruvec *lruvec;
6603
6604         if (lru_gen_enabled()) {
6605                 lru_gen_age_node(pgdat, sc);
6606                 return;
6607         }
6608
6609         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
6610                 return;
6611
6612         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6613         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6614                 return;
6615
6616         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
6617         do {
6618                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6619                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6620                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6621                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
6622         } while (memcg);
6623 }
6624
6625 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6626 {
6627         int i;
6628         struct zone *zone;
6629
6630         /*
6631          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
6632          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
6633          * should not be checked at the same time as reclaim would
6634          * start prematurely when there is no boosting and a lower
6635          * zone is balanced.
6636          */
6637         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
6638                 zone = pgdat->node_zones + i;
6639                 if (!managed_zone(zone))
6640                         continue;
6641
6642                 if (zone->watermark_boost)
6643                         return true;
6644         }
6645
6646         return false;
6647 }
6648
6649 /*
6650  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
6651  * and highest_zoneidx
6652  */
6653 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6654 {
6655         int i;
6656         unsigned long mark = -1;
6657         struct zone *zone;
6658
6659         /*
6660          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
6661          * meet watermarks.
6662          */
6663         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6664                 zone = pgdat->node_zones + i;
6665
6666                 if (!managed_zone(zone))
6667                         continue;
6668
6669                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
6670                         mark = promo_wmark_pages(zone);
6671                 else
6672                         mark = high_wmark_pages(zone);
6673                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
6674                         return true;
6675         }
6676
6677         /*
6678          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
6679          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
6680          * allocation tries to wake a remote kswapd.
6681          */
6682         if (mark == -1)
6683                 return true;
6684
6685         return false;
6686 }
6687
6688 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
6689 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
6690 {
6691         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6692
6693         clear_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &lruvec->flags);
6694         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6695         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6696         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6697 }
6698
6699 /*
6700  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
6701  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
6702  *
6703  * Returns true if kswapd is ready to sleep
6704  */
6705 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
6706                                 int highest_zoneidx)
6707 {
6708         /*
6709          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
6710          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
6711          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
6712          * throttled. There is also a potential race if processes get
6713          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
6714          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
6715          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
6716          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
6717          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
6718          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
6719          * that here we are under prepare_to_wait().
6720          */
6721         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
6722                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6723
6724         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
6725         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6726                 return true;
6727
6728         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
6729                 clear_pgdat_congested(pgdat);
6730                 return true;
6731         }
6732
6733         return false;
6734 }
6735
6736 /*
6737  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
6738  * zone that is currently unbalanced.
6739  *
6740  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
6741  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
6742  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
6743  */
6744 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
6745                                struct scan_control *sc)
6746 {
6747         struct zone *zone;
6748         int z;
6749         unsigned long nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
6750
6751         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
6752         sc->nr_to_reclaim = 0;
6753         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6754                 zone = pgdat->node_zones + z;
6755                 if (!managed_zone(zone))
6756                         continue;
6757
6758                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
6759         }
6760
6761         /*
6762          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
6763          * now pressure is applied based on node LRU order.
6764          */
6765         shrink_node(pgdat, sc);
6766
6767         /*
6768          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
6769          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
6770          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
6771          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
6772          * can direct reclaim/compact.
6773          */
6774         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
6775                 sc->order = 0;
6776
6777         /* account for progress from mm_account_reclaimed_pages() */
6778         return max(sc->nr_scanned, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed) >= sc->nr_to_reclaim;
6779 }
6780
6781 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
6782 static inline void
6783 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
6784 {
6785         int i;
6786         struct zone *zone;
6787
6788         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6789                 zone = pgdat->node_zones + i;
6790
6791                 if (!managed_zone(zone))
6792                         continue;
6793
6794                 if (active)
6795                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6796                 else
6797                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6798         }
6799 }
6800
6801 static inline void
6802 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6803 {
6804         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
6805 }
6806
6807 static inline void
6808 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6809 {
6810         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
6811 }
6812
6813 /*
6814  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
6815  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
6816  * balanced.
6817  *
6818  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
6819  *
6820  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
6821  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
6822  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
6823  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
6824  * balanced.
6825  */
6826 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6827 {
6828         int i;
6829         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6830         unsigned long nr_soft_scanned;
6831         unsigned long pflags;
6832         unsigned long nr_boost_reclaim;
6833         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
6834         bool boosted;
6835         struct zone *zone;
6836         struct scan_control sc = {
6837                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
6838                 .order = order,
6839                 .may_unmap = 1,
6840         };
6841
6842         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6843         psi_memstall_enter(&pflags);
6844         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6845
6846         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
6847
6848         /*
6849          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
6850          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
6851          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
6852          */
6853         nr_boost_reclaim = 0;
6854         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6855                 zone = pgdat->node_zones + i;
6856                 if (!managed_zone(zone))
6857                         continue;
6858
6859                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
6860                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
6861         }
6862         boosted = nr_boost_reclaim;
6863
6864 restart:
6865         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6866         sc.priority = DEF_PRIORITY;
6867         do {
6868                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
6869                 bool raise_priority = true;
6870                 bool balanced;
6871                 bool ret;
6872                 bool was_frozen;
6873
6874                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
6875
6876                 /*
6877                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
6878                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
6879                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
6880                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
6881                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
6882                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
6883                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
6884                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
6885                  */
6886                 if (buffer_heads_over_limit) {
6887                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
6888                                 zone = pgdat->node_zones + i;
6889                                 if (!managed_zone(zone))
6890                                         continue;
6891
6892                                 sc.reclaim_idx = i;
6893                                 break;
6894                         }
6895                 }
6896
6897                 /*
6898                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
6899                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
6900                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
6901                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
6902                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
6903                  */
6904                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
6905                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
6906                         nr_boost_reclaim = 0;
6907                         goto restart;
6908                 }
6909
6910                 /*
6911                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
6912                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
6913                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
6914                  */
6915                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
6916                         goto out;
6917
6918                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
6919                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
6920                         raise_priority = false;
6921
6922                 /*
6923                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
6924                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
6925                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
6926                  * reclaim will be aborted.
6927                  */
6928                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
6929                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
6930
6931                 /*
6932                  * Do some background aging, to give pages a chance to be
6933                  * referenced before reclaiming. All pages are rotated
6934                  * regardless of classzone as this is about consistent aging.
6935                  */
6936                 kswapd_age_node(pgdat, &sc);
6937
6938                 /*
6939                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
6940                  * even in laptop mode.
6941                  */
6942                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
6943                         sc.may_writepage = 1;
6944
6945                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
6946                 sc.nr_scanned = 0;
6947                 nr_soft_scanned = 0;
6948                 nr_soft_reclaimed = memcg1_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
6949                                                               sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
6950                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6951
6952                 /*
6953                  * There should be no need to raise the scanning priority if
6954                  * enough pages are already being scanned that that high
6955                  * watermark would be met at 100% efficiency.
6956                  */
6957                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
6958                         raise_priority = false;
6959
6960                 /*
6961                  * If the low watermark is met there is no need for processes
6962                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
6963                  * able to safely make forward progress. Wake them
6964                  */
6965                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
6966                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
6967                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6968
6969                 /* Check if kswapd should be suspending */
6970                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6971                 ret = kthread_freezable_should_stop(&was_frozen);
6972                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6973                 if (was_frozen || ret)
6974                         break;
6975
6976                 /*
6977                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
6978                  * progress in reclaiming pages
6979                  */
6980                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
6981                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
6982
6983                 /*
6984                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
6985                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
6986                  * extreme circumstances.
6987                  */
6988                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
6989                         break;
6990
6991                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
6992                         sc.priority--;
6993         } while (sc.priority >= 1);
6994
6995         /*
6996          * Restart only if it went through the priority loop all the way,
6997          * but cache_trim_mode didn't work.
6998          */
6999         if (!sc.nr_reclaimed && sc.priority < 1 &&
7000             !sc.no_cache_trim_mode && sc.cache_trim_mode_failed) {
7001                 sc.no_cache_trim_mode = 1;
7002                 goto restart;
7003         }
7004
7005         if (!sc.nr_reclaimed)
7006                 pgdat->kswapd_failures++;
7007
7008 out:
7009         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
7010
7011         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
7012         if (boosted) {
7013                 unsigned long flags;
7014
7015                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
7016                         if (!zone_boosts[i])
7017                                 continue;
7018
7019                         /* Increments are under the zone lock */
7020                         zone = pgdat->node_zones + i;
7021                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7022                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
7023                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7024                 }
7025
7026                 /*
7027                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
7028                  * pageblocks.
7029                  */
7030                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
7031         }
7032
7033         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
7034         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
7035         psi_memstall_leave(&pflags);
7036         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7037
7038         /*
7039          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
7040          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
7041          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
7042          * remain at the higher level.
7043          */
7044         return sc.order;
7045 }
7046
7047 /*
7048  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
7049  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
7050  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
7051  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
7052  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
7053  */
7054 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
7055                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
7056 {
7057         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7058
7059         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
7060 }
7061
7062 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
7063                                 unsigned int highest_zoneidx)
7064 {
7065         long remaining = 0;
7066         DEFINE_WAIT(wait);
7067
7068         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
7069                 return;
7070
7071         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7072
7073         /*
7074          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
7075          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
7076          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
7077          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
7078          * succeed.
7079          */
7080         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7081                 /*
7082                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
7083                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
7084                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
7085                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
7086                  */
7087                 reset_isolation_suitable(pgdat);
7088
7089                 /*
7090                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
7091                  * allocation of the requested order possible.
7092                  */
7093                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
7094
7095                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
7096
7097                 /*
7098                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
7099                  * order. The values will either be from a wakeup request or
7100                  * the previous request that slept prematurely.
7101                  */
7102                 if (remaining) {
7103                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
7104                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7105                                                         highest_zoneidx));
7106
7107                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
7108                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
7109                 }
7110
7111                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7112                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7113         }
7114
7115         /*
7116          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
7117          * go fully to sleep until explicitly woken up.
7118          */
7119         if (!remaining &&
7120             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7121                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
7122
7123                 /*
7124                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
7125                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
7126                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
7127                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
7128                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
7129                  * them before going back to sleep.
7130                  */
7131                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
7132
7133                 if (!kthread_should_stop())
7134                         schedule();
7135
7136                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
7137         } else {
7138                 if (remaining)
7139                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
7140                 else
7141                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
7142         }
7143         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7144 }
7145
7146 /*
7147  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
7148  * from the init process.
7149  *
7150  * This basically trickles out pages so that we have _some_
7151  * free memory available even if there is no other activity
7152  * that frees anything up. This is needed for things like routing
7153  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
7154  * asynchronous contexts that cannot page things out.
7155  *
7156  * If there are applications that are active memory-allocators
7157  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
7158  */
7159 static int kswapd(void *p)
7160 {
7161         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
7162         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
7163         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
7164         struct task_struct *tsk = current;
7165         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
7166
7167         if (!cpumask_empty(cpumask))
7168                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
7169
7170         /*
7171          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
7172          * and that if we need more memory we should get access to it
7173          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
7174          * never get caught in the normal page freeing logic.
7175          *
7176          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
7177          * you need a small amount of memory in order to be able to
7178          * page out something else, and this flag essentially protects
7179          * us from recursively trying to free more memory as we're
7180          * trying to free the first piece of memory in the first place).
7181          */
7182         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
7183         set_freezable();
7184
7185         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7186         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7187         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
7188         for ( ; ; ) {
7189                 bool was_frozen;
7190
7191                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7192                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7193                                                         highest_zoneidx);
7194
7195 kswapd_try_sleep:
7196                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
7197                                         highest_zoneidx);
7198
7199                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
7200                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7201                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7202                                                         highest_zoneidx);
7203                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7204                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7205
7206                 if (kthread_freezable_should_stop(&was_frozen))
7207                         break;
7208
7209                 /*
7210                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
7211                  * after returning from the refrigerator
7212                  */
7213                 if (was_frozen)
7214                         continue;
7215
7216                 /*
7217                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
7218                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
7219                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
7220                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
7221                  * but kcompactd is woken to compact for the original
7222                  * request (alloc_order).
7223                  */
7224                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
7225                                                 alloc_order);
7226                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
7227                                                 highest_zoneidx);
7228                 if (reclaim_order < alloc_order)
7229                         goto kswapd_try_sleep;
7230         }
7231
7232         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
7233
7234         return 0;
7235 }
7236
7237 /*
7238  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
7239  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
7240  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
7241  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
7242  * needed.
7243  */
7244 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
7245                    enum zone_type highest_zoneidx)
7246 {
7247         pg_data_t *pgdat;
7248         enum zone_type curr_idx;
7249
7250         if (!managed_zone(zone))
7251                 return;
7252
7253         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
7254                 return;
7255
7256         pgdat = zone->zone_pgdat;
7257         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7258
7259         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
7260                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
7261
7262         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
7263                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
7264
7265         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
7266                 return;
7267
7268         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
7269         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
7270             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
7271              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
7272                 /*
7273                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
7274                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
7275                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
7276                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
7277                  * ratelimit its work.
7278                  */
7279                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
7280                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
7281                 return;
7282         }
7283
7284         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
7285                                       gfp_flags);
7286         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
7287 }
7288
7289 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
7290 /*
7291  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
7292  * freed pages.
7293  *
7294  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
7295  * LRU order by reclaiming preferentially
7296  * inactive > active > active referenced > active mapped
7297  */
7298 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
7299 {
7300         struct scan_control sc = {
7301                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
7302                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
7303                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
7304                 .priority = DEF_PRIORITY,
7305                 .may_writepage = 1,
7306                 .may_unmap = 1,
7307                 .may_swap = 1,
7308                 .hibernation_mode = 1,
7309         };
7310         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
7311         unsigned long nr_reclaimed;
7312         unsigned int noreclaim_flag;
7313
7314         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7315         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7316         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7317
7318         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
7319
7320         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7321         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7322         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7323
7324         return nr_reclaimed;
7325 }
7326 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
7327
7328 /*
7329  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
7330  */
7331 void __meminit kswapd_run(int nid)
7332 {
7333         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7334
7335         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7336         if (!pgdat->kswapd) {
7337                 pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
7338                 if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
7339                         /* failure at boot is fatal */
7340                         pr_err("Failed to start kswapd on node %d,ret=%ld\n",
7341                                    nid, PTR_ERR(pgdat->kswapd));
7342                         BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
7343                         pgdat->kswapd = NULL;
7344                 }
7345         }
7346         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7347 }
7348
7349 /*
7350  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
7351  * be holding mem_hotplug_begin/done().
7352  */
7353 void __meminit kswapd_stop(int nid)
7354 {
7355         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7356         struct task_struct *kswapd;
7357
7358         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7359         kswapd = pgdat->kswapd;
7360         if (kswapd) {
7361                 kthread_stop(kswapd);
7362                 pgdat->kswapd = NULL;
7363         }
7364         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7365 }
7366
7367 static int __init kswapd_init(void)
7368 {
7369         int nid;
7370
7371         swap_setup();
7372         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
7373                 kswapd_run(nid);
7374         return 0;
7375 }
7376
7377 module_init(kswapd_init)
7378
7379 #ifdef CONFIG_NUMA
7380 /*
7381  * Node reclaim mode
7382  *
7383  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
7384  * the watermarks.
7385  */
7386 int node_reclaim_mode __read_mostly;
7387
7388 /*
7389  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
7390  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
7391  * a zone.
7392  */
7393 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
7394
7395 /*
7396  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
7397  * occur.
7398  */
7399 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
7400
7401 /*
7402  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
7403  * slab reclaim needs to occur.
7404  */
7405 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
7406
7407 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
7408 {
7409         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
7410         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
7411                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
7412
7413         /*
7414          * It's possible for there to be more file mapped pages than
7415          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
7416          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
7417          */
7418         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
7419 }
7420
7421 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
7422 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
7423 {
7424         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
7425         unsigned long delta = 0;
7426
7427         /*
7428          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
7429          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
7430          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
7431          * a better estimate
7432          */
7433         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
7434                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
7435         else
7436                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
7437
7438         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
7439         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
7440                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
7441
7442         /* Watch for any possible underflows due to delta */
7443         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
7444                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
7445
7446         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
7447 }
7448
7449 /*
7450  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
7451  */
7452 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7453 {
7454         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
7455         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
7456         struct task_struct *p = current;
7457         unsigned int noreclaim_flag;
7458         struct scan_control sc = {
7459                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
7460                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7461                 .order = order,
7462                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
7463                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
7464                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
7465                 .may_swap = 1,
7466                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
7467         };
7468         unsigned long pflags;
7469
7470         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
7471                                            sc.gfp_mask);
7472
7473         cond_resched();
7474         psi_memstall_enter(&pflags);
7475         delayacct_freepages_start();
7476         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7477         /*
7478          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
7479          */
7480         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7481         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
7482
7483         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages ||
7484             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) > pgdat->min_slab_pages) {
7485                 /*
7486                  * Free memory by calling shrink node with increasing
7487                  * priorities until we have enough memory freed.
7488                  */
7489                 do {
7490                         shrink_node(pgdat, &sc);
7491                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
7492         }
7493
7494         set_task_reclaim_state(p, NULL);
7495         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7496         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7497         psi_memstall_leave(&pflags);
7498         delayacct_freepages_end();
7499
7500         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
7501
7502         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
7503 }
7504
7505 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7506 {
7507         int ret;
7508
7509         /*
7510          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
7511          * slab pages if we are over the defined limits.
7512          *
7513          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
7514          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
7515          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
7516          * if less than a specified percentage of the node is used by
7517          * unmapped file backed pages.
7518          */
7519         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
7520             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
7521             pgdat->min_slab_pages)
7522                 return NODE_RECLAIM_FULL;
7523
7524         /*
7525          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
7526          */
7527         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
7528                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7529
7530         /*
7531          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
7532          * have associated processors. This will favor the local processor
7533          * over remote processors and spread off node memory allocations
7534          * as wide as possible.
7535          */
7536         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
7537                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7538
7539         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
7540                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7541
7542         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
7543         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
7544
7545         if (ret)
7546                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_SUCCESS);
7547         else
7548                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
7549
7550         return ret;
7551 }
7552 #endif
7553
7554 /**
7555  * check_move_unevictable_folios - Move evictable folios to appropriate zone
7556  * lru list
7557  * @fbatch: Batch of lru folios to check.
7558  *
7559  * Checks folios for evictability, if an evictable folio is in the unevictable
7560  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
7561  * should be only used for lru folios.
7562  */
7563 void check_move_unevictable_folios(struct folio_batch *fbatch)
7564 {
7565         struct lruvec *lruvec = NULL;
7566         int pgscanned = 0;
7567         int pgrescued = 0;
7568         int i;
7569
7570         for (i = 0; i < fbatch->nr; i++) {
7571                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
7572                 int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
7573
7574                 pgscanned += nr_pages;
7575
7576                 /* block memcg migration while the folio moves between lrus */
7577                 if (!folio_test_clear_lru(folio))
7578                         continue;
7579
7580                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
7581                 if (folio_evictable(folio) && folio_test_unevictable(folio)) {
7582                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
7583                         folio_clear_unevictable(folio);
7584                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
7585                         pgrescued += nr_pages;
7586                 }
7587                 folio_set_lru(folio);
7588         }
7589
7590         if (lruvec) {
7591                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
7592                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7593                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
7594         } else if (pgscanned) {
7595                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7596         }
7597 }
7598 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_folios);
This page took 0.465533 seconds and 4 git commands to generate.