OSDN Git Service

Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
83 #define DEACTIVATE_ANON 1
84 #define DEACTIVATE_FILE 2
85         unsigned int may_deactivate:2;
86         unsigned int force_deactivate:1;
87         unsigned int skipped_deactivate:1;
88
89         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
90         unsigned int may_writepage:1;
91
92         /* Can mapped pages be reclaimed? */
93         unsigned int may_unmap:1;
94
95         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
96         unsigned int may_swap:1;
97
98         /*
99          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
100          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
101          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
102          */
103         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
104         unsigned int memcg_low_skipped:1;
105
106         unsigned int hibernation_mode:1;
107
108         /* One of the zones is ready for compaction */
109         unsigned int compaction_ready:1;
110
111         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
112         unsigned int cache_trim_mode:1;
113
114         /* The file pages on the current node are dangerously low */
115         unsigned int file_is_tiny:1;
116
117         /* Allocation order */
118         s8 order;
119
120         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
121         s8 priority;
122
123         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
124         s8 reclaim_idx;
125
126         /* This context's GFP mask */
127         gfp_t gfp_mask;
128
129         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
130         unsigned long nr_scanned;
131
132         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
133         unsigned long nr_reclaimed;
134
135         struct {
136                 unsigned int dirty;
137                 unsigned int unqueued_dirty;
138                 unsigned int congested;
139                 unsigned int writeback;
140                 unsigned int immediate;
141                 unsigned int file_taken;
142                 unsigned int taken;
143         } nr;
144
145         /* for recording the reclaimed slab by now */
146         struct reclaim_state reclaim_state;
147 };
148
149 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
150 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
151         do {                                                            \
152                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
153                         struct page *prev;                              \
154                                                                         \
155                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
156                         prefetch(&prev->_field);                        \
157                 }                                                       \
158         } while (0)
159 #else
160 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
161 #endif
162
163 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
164 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
165         do {                                                            \
166                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
167                         struct page *prev;                              \
168                                                                         \
169                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
170                         prefetchw(&prev->_field);                       \
171                 }                                                       \
172         } while (0)
173 #else
174 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
175 #endif
176
177 /*
178  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
179  */
180 int vm_swappiness = 60;
181 /*
182  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
183  * zones.
184  */
185 unsigned long vm_total_pages;
186
187 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
188                                    struct reclaim_state *rs)
189 {
190         /* Check for an overwrite */
191         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
192
193         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
194         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
195
196         task->reclaim_state = rs;
197 }
198
199 static LIST_HEAD(shrinker_list);
200 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
201
202 #ifdef CONFIG_MEMCG
203 /*
204  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
205  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
206  * for the shrinker, since we don't want to impose
207  * restrictions on their internal registration order.
208  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
209  * bit is set in the shrinkers map.
210  *
211  * This value is used by the function to detect registering
212  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
213  */
214 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
215
216 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
217 static int shrinker_nr_max;
218
219 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
220 {
221         int id, ret = -ENOMEM;
222
223         down_write(&shrinker_rwsem);
224         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
225         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
226         if (id < 0)
227                 goto unlock;
228
229         if (id >= shrinker_nr_max) {
230                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
231                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
232                         goto unlock;
233                 }
234
235                 shrinker_nr_max = id + 1;
236         }
237         shrinker->id = id;
238         ret = 0;
239 unlock:
240         up_write(&shrinker_rwsem);
241         return ret;
242 }
243
244 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
245 {
246         int id = shrinker->id;
247
248         BUG_ON(id < 0);
249
250         down_write(&shrinker_rwsem);
251         idr_remove(&shrinker_idr, id);
252         up_write(&shrinker_rwsem);
253 }
254
255 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
256 {
257         return sc->target_mem_cgroup;
258 }
259
260 /**
261  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
262  * @sc: scan_control in question
263  *
264  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
265  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
266  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
267  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
268  * allocation and configurability.
269  *
270  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
271  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
272  */
273 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
274 {
275         if (!cgroup_reclaim(sc))
276                 return true;
277 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
278         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
279                 return true;
280 #endif
281         return false;
282 }
283 #else
284 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
285 {
286         return 0;
287 }
288
289 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
290 {
291 }
292
293 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
294 {
295         return false;
296 }
297
298 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
299 {
300         return true;
301 }
302 #endif
303
304 /*
305  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
306  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
307  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
308  */
309 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
310 {
311         unsigned long nr;
312
313         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
314                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
315         if (get_nr_swap_pages() > 0)
316                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
317                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
318
319         return nr;
320 }
321
322 /**
323  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
324  * @lruvec: lru vector
325  * @lru: lru to use
326  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
327  */
328 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
329 {
330         unsigned long size = 0;
331         int zid;
332
333         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
334                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
335
336                 if (!managed_zone(zone))
337                         continue;
338
339                 if (!mem_cgroup_disabled())
340                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
341                 else
342                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
343         }
344         return size;
345 }
346
347 /*
348  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
349  */
350 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
351 {
352         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
353
354         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
355                 size *= nr_node_ids;
356
357         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
358         if (!shrinker->nr_deferred)
359                 return -ENOMEM;
360
361         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
362                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
363                         goto free_deferred;
364         }
365
366         return 0;
367
368 free_deferred:
369         kfree(shrinker->nr_deferred);
370         shrinker->nr_deferred = NULL;
371         return -ENOMEM;
372 }
373
374 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
375 {
376         if (!shrinker->nr_deferred)
377                 return;
378
379         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
380                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
381
382         kfree(shrinker->nr_deferred);
383         shrinker->nr_deferred = NULL;
384 }
385
386 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
387 {
388         down_write(&shrinker_rwsem);
389         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
390 #ifdef CONFIG_MEMCG
391         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
392                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
393 #endif
394         up_write(&shrinker_rwsem);
395 }
396
397 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
398 {
399         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
400
401         if (err)
402                 return err;
403         register_shrinker_prepared(shrinker);
404         return 0;
405 }
406 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
407
408 /*
409  * Remove one
410  */
411 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
412 {
413         if (!shrinker->nr_deferred)
414                 return;
415         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
416                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
417         down_write(&shrinker_rwsem);
418         list_del(&shrinker->list);
419         up_write(&shrinker_rwsem);
420         kfree(shrinker->nr_deferred);
421         shrinker->nr_deferred = NULL;
422 }
423 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
424
425 #define SHRINK_BATCH 128
426
427 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
428                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
429 {
430         unsigned long freed = 0;
431         unsigned long long delta;
432         long total_scan;
433         long freeable;
434         long nr;
435         long new_nr;
436         int nid = shrinkctl->nid;
437         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
438                                           : SHRINK_BATCH;
439         long scanned = 0, next_deferred;
440
441         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
442                 nid = 0;
443
444         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
445         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
446                 return freeable;
447
448         /*
449          * copy the current shrinker scan count into a local variable
450          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
451          * don't also do this scanning work.
452          */
453         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
454
455         total_scan = nr;
456         if (shrinker->seeks) {
457                 delta = freeable >> priority;
458                 delta *= 4;
459                 do_div(delta, shrinker->seeks);
460         } else {
461                 /*
462                  * These objects don't require any IO to create. Trim
463                  * them aggressively under memory pressure to keep
464                  * them from causing refetches in the IO caches.
465                  */
466                 delta = freeable / 2;
467         }
468
469         total_scan += delta;
470         if (total_scan < 0) {
471                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
472                        shrinker->scan_objects, total_scan);
473                 total_scan = freeable;
474                 next_deferred = nr;
475         } else
476                 next_deferred = total_scan;
477
478         /*
479          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
480          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
481          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
482          * nr being built up so when a shrink that can do some work
483          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
484          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
485          * memory.
486          *
487          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
488          * a large delta change is calculated directly.
489          */
490         if (delta < freeable / 4)
491                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
492
493         /*
494          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
495          * never try to free more than twice the estimate number of
496          * freeable entries.
497          */
498         if (total_scan > freeable * 2)
499                 total_scan = freeable * 2;
500
501         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
502                                    freeable, delta, total_scan, priority);
503
504         /*
505          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
506          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
507          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
508          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
509          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
510          * objects spread over several slabs with usage less than the
511          * batch_size.
512          *
513          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
514          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
515          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
516          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
517          * possible.
518          */
519         while (total_scan >= batch_size ||
520                total_scan >= freeable) {
521                 unsigned long ret;
522                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
523
524                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
525                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
526                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
527                 if (ret == SHRINK_STOP)
528                         break;
529                 freed += ret;
530
531                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
532                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
533                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
534
535                 cond_resched();
536         }
537
538         if (next_deferred >= scanned)
539                 next_deferred -= scanned;
540         else
541                 next_deferred = 0;
542         /*
543          * move the unused scan count back into the shrinker in a
544          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
545          * scan, there is no need to do an update.
546          */
547         if (next_deferred > 0)
548                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
549                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
550         else
551                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
552
553         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
554         return freed;
555 }
556
557 #ifdef CONFIG_MEMCG
558 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
559                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
560 {
561         struct memcg_shrinker_map *map;
562         unsigned long ret, freed = 0;
563         int i;
564
565         if (!mem_cgroup_online(memcg))
566                 return 0;
567
568         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
569                 return 0;
570
571         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
572                                         true);
573         if (unlikely(!map))
574                 goto unlock;
575
576         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
577                 struct shrink_control sc = {
578                         .gfp_mask = gfp_mask,
579                         .nid = nid,
580                         .memcg = memcg,
581                 };
582                 struct shrinker *shrinker;
583
584                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
585                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
586                         if (!shrinker)
587                                 clear_bit(i, map->map);
588                         continue;
589                 }
590
591                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
592                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
593                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
594                         continue;
595
596                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
597                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
598                         clear_bit(i, map->map);
599                         /*
600                          * After the shrinker reported that it had no objects to
601                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
602                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
603                          * added. To make sure, we have the bit set in this
604                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
605                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
606                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
607                          * memcg_set_shrinker_bit():
608                          *
609                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
610                          *   list_add_tail()    clear_bit()
611                          *   <MB>               <MB>
612                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
613                          */
614                         smp_mb__after_atomic();
615                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
616                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
617                                 ret = 0;
618                         else
619                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
620                 }
621                 freed += ret;
622
623                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
624                         freed = freed ? : 1;
625                         break;
626                 }
627         }
628 unlock:
629         up_read(&shrinker_rwsem);
630         return freed;
631 }
632 #else /* CONFIG_MEMCG */
633 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
634                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
635 {
636         return 0;
637 }
638 #endif /* CONFIG_MEMCG */
639
640 /**
641  * shrink_slab - shrink slab caches
642  * @gfp_mask: allocation context
643  * @nid: node whose slab caches to target
644  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
645  * @priority: the reclaim priority
646  *
647  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
648  *
649  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
650  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
651  *
652  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
653  * are called only if it is the root cgroup.
654  *
655  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
656  * in order to get the scan target.
657  *
658  * Returns the number of reclaimed slab objects.
659  */
660 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
661                                  struct mem_cgroup *memcg,
662                                  int priority)
663 {
664         unsigned long ret, freed = 0;
665         struct shrinker *shrinker;
666
667         /*
668          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
669          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
670          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
671          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
672          * oom.
673          */
674         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
675                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
676
677         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
678                 goto out;
679
680         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
681                 struct shrink_control sc = {
682                         .gfp_mask = gfp_mask,
683                         .nid = nid,
684                         .memcg = memcg,
685                 };
686
687                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
688                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
689                         ret = 0;
690                 freed += ret;
691                 /*
692                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
693                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
694                  * by parallel ongoing shrinking.
695                  */
696                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
697                         freed = freed ? : 1;
698                         break;
699                 }
700         }
701
702         up_read(&shrinker_rwsem);
703 out:
704         cond_resched();
705         return freed;
706 }
707
708 void drop_slab_node(int nid)
709 {
710         unsigned long freed;
711
712         do {
713                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
714
715                 freed = 0;
716                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
717                 do {
718                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
719                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
720         } while (freed > 10);
721 }
722
723 void drop_slab(void)
724 {
725         int nid;
726
727         for_each_online_node(nid)
728                 drop_slab_node(nid);
729 }
730
731 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
732 {
733         /*
734          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
735          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
736          * heads at page->private.
737          */
738         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
739                 HPAGE_PMD_NR : 1;
740         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
741 }
742
743 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
744 {
745         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
746                 return 1;
747         if (!inode_write_congested(inode))
748                 return 1;
749         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
750                 return 1;
751         return 0;
752 }
753
754 /*
755  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
756  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
757  * fsync(), msync() or close().
758  *
759  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
760  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
761  * that page is locked, the mapping is pinned.
762  *
763  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
764  * __GFP_FS.
765  */
766 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
767                                 struct page *page, int error)
768 {
769         lock_page(page);
770         if (page_mapping(page) == mapping)
771                 mapping_set_error(mapping, error);
772         unlock_page(page);
773 }
774
775 /* possible outcome of pageout() */
776 typedef enum {
777         /* failed to write page out, page is locked */
778         PAGE_KEEP,
779         /* move page to the active list, page is locked */
780         PAGE_ACTIVATE,
781         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
782         PAGE_SUCCESS,
783         /* page is clean and locked */
784         PAGE_CLEAN,
785 } pageout_t;
786
787 /*
788  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
789  * Calls ->writepage().
790  */
791 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
792 {
793         /*
794          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
795          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
796          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
797          * stalls if we need to run get_block().  We could test
798          * PagePrivate for that.
799          *
800          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
801          * this page's queue, we can perform writeback even if that
802          * will block.
803          *
804          * If the page is swapcache, write it back even if that would
805          * block, for some throttling. This happens by accident, because
806          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
807          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
808          */
809         if (!is_page_cache_freeable(page))
810                 return PAGE_KEEP;
811         if (!mapping) {
812                 /*
813                  * Some data journaling orphaned pages can have
814                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
815                  */
816                 if (page_has_private(page)) {
817                         if (try_to_free_buffers(page)) {
818                                 ClearPageDirty(page);
819                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
820                                 return PAGE_CLEAN;
821                         }
822                 }
823                 return PAGE_KEEP;
824         }
825         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
826                 return PAGE_ACTIVATE;
827         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
828                 return PAGE_KEEP;
829
830         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
831                 int res;
832                 struct writeback_control wbc = {
833                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
834                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
835                         .range_start = 0,
836                         .range_end = LLONG_MAX,
837                         .for_reclaim = 1,
838                 };
839
840                 SetPageReclaim(page);
841                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
842                 if (res < 0)
843                         handle_write_error(mapping, page, res);
844                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
845                         ClearPageReclaim(page);
846                         return PAGE_ACTIVATE;
847                 }
848
849                 if (!PageWriteback(page)) {
850                         /* synchronous write or broken a_ops? */
851                         ClearPageReclaim(page);
852                 }
853                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
854                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
855                 return PAGE_SUCCESS;
856         }
857
858         return PAGE_CLEAN;
859 }
860
861 /*
862  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
863  * gets returned with a refcount of 0.
864  */
865 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
866                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
867 {
868         unsigned long flags;
869         int refcount;
870
871         BUG_ON(!PageLocked(page));
872         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
873
874         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
875         /*
876          * The non racy check for a busy page.
877          *
878          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
879          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
880          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
881          * here, then the following race may occur:
882          *
883          * get_user_pages(&page);
884          * [user mapping goes away]
885          * write_to(page);
886          *                              !PageDirty(page)    [good]
887          * SetPageDirty(page);
888          * put_page(page);
889          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
890          *
891          * [oops, our write_to data is lost]
892          *
893          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
894          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
895          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
896          *
897          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
898          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
899          */
900         refcount = 1 + compound_nr(page);
901         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
902                 goto cannot_free;
903         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
904         if (unlikely(PageDirty(page))) {
905                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
906                 goto cannot_free;
907         }
908
909         if (PageSwapCache(page)) {
910                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
911                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
912                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
913                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
914                 put_swap_page(page, swap);
915         } else {
916                 void (*freepage)(struct page *);
917                 void *shadow = NULL;
918
919                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
920                 /*
921                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
922                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
923                  *
924                  * But don't store shadows in an address space that is
925                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
926                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
927                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
928                  * back.
929                  *
930                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
931                  * only page cache pages found in these are zero pages
932                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
933                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
934                  * same address_space.
935                  */
936                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
937                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
938                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
939                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
940                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
941
942                 if (freepage != NULL)
943                         freepage(page);
944         }
945
946         return 1;
947
948 cannot_free:
949         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
950         return 0;
951 }
952
953 /*
954  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
955  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
956  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
957  * this page.
958  */
959 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
960 {
961         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
962                 /*
963                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
964                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
965                  * atomic operation.
966                  */
967                 page_ref_unfreeze(page, 1);
968                 return 1;
969         }
970         return 0;
971 }
972
973 /**
974  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
975  * @page: page to be put back to appropriate lru list
976  *
977  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
978  * Page may still be unevictable for other reasons.
979  *
980  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
981  */
982 void putback_lru_page(struct page *page)
983 {
984         lru_cache_add(page);
985         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
986 }
987
988 enum page_references {
989         PAGEREF_RECLAIM,
990         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
991         PAGEREF_KEEP,
992         PAGEREF_ACTIVATE,
993 };
994
995 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
996                                                   struct scan_control *sc)
997 {
998         int referenced_ptes, referenced_page;
999         unsigned long vm_flags;
1000
1001         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1002                                           &vm_flags);
1003         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1004
1005         /*
1006          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1007          * move the page to the unevictable list.
1008          */
1009         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1010                 return PAGEREF_RECLAIM;
1011
1012         if (referenced_ptes) {
1013                 if (PageSwapBacked(page))
1014                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1015                 /*
1016                  * All mapped pages start out with page table
1017                  * references from the instantiating fault, so we need
1018                  * to look twice if a mapped file page is used more
1019                  * than once.
1020                  *
1021                  * Mark it and spare it for another trip around the
1022                  * inactive list.  Another page table reference will
1023                  * lead to its activation.
1024                  *
1025                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1026                  * so that recently deactivated but used pages are
1027                  * quickly recovered.
1028                  */
1029                 SetPageReferenced(page);
1030
1031                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1032                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1033
1034                 /*
1035                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1036                  */
1037                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1038                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1039
1040                 return PAGEREF_KEEP;
1041         }
1042
1043         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1044         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1045                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1046
1047         return PAGEREF_RECLAIM;
1048 }
1049
1050 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1051 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1052                                        bool *dirty, bool *writeback)
1053 {
1054         struct address_space *mapping;
1055
1056         /*
1057          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1058          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1059          */
1060         if (!page_is_file_cache(page) ||
1061             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1062                 *dirty = false;
1063                 *writeback = false;
1064                 return;
1065         }
1066
1067         /* By default assume that the page flags are accurate */
1068         *dirty = PageDirty(page);
1069         *writeback = PageWriteback(page);
1070
1071         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1072         if (!page_has_private(page))
1073                 return;
1074
1075         mapping = page_mapping(page);
1076         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1077                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1082  */
1083 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1084                                       struct pglist_data *pgdat,
1085                                       struct scan_control *sc,
1086                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1087                                       struct reclaim_stat *stat,
1088                                       bool ignore_references)
1089 {
1090         LIST_HEAD(ret_pages);
1091         LIST_HEAD(free_pages);
1092         unsigned nr_reclaimed = 0;
1093         unsigned pgactivate = 0;
1094
1095         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1096         cond_resched();
1097
1098         while (!list_empty(page_list)) {
1099                 struct address_space *mapping;
1100                 struct page *page;
1101                 int may_enter_fs;
1102                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1103                 bool dirty, writeback;
1104                 unsigned int nr_pages;
1105
1106                 cond_resched();
1107
1108                 page = lru_to_page(page_list);
1109                 list_del(&page->lru);
1110
1111                 if (!trylock_page(page))
1112                         goto keep;
1113
1114                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1115
1116                 nr_pages = compound_nr(page);
1117
1118                 /* Account the number of base pages even though THP */
1119                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1120
1121                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1122                         goto activate_locked;
1123
1124                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1125                         goto keep_locked;
1126
1127                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1128                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1129
1130                 /*
1131                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1132                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1133                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1134                  * is all dirty unqueued pages.
1135                  */
1136                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1137                 if (dirty || writeback)
1138                         stat->nr_dirty++;
1139
1140                 if (dirty && !writeback)
1141                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1142
1143                 /*
1144                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1145                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1146                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1147                  * end of the LRU a second time.
1148                  */
1149                 mapping = page_mapping(page);
1150                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1151                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1152                     (writeback && PageReclaim(page)))
1153                         stat->nr_congested++;
1154
1155                 /*
1156                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1157                  * are three cases to consider.
1158                  *
1159                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1160                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1161                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1162                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1163                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1164                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1165                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1166                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1167                  *    caller can stall after page list has been processed.
1168                  *
1169                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1170                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1171                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1172                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1173                  *    reclaim and continue scanning.
1174                  *
1175                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1176                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1177                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1178                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1179                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1180                  *    would probably show more reasons.
1181                  *
1182                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1183                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1184                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1185                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1186                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1187                  *
1188                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1189                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1190                  * inactive list and refilling from the active list. The
1191                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1192                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1193                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1194                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1195                  * takes to write them to disk.
1196                  */
1197                 if (PageWriteback(page)) {
1198                         /* Case 1 above */
1199                         if (current_is_kswapd() &&
1200                             PageReclaim(page) &&
1201                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1202                                 stat->nr_immediate++;
1203                                 goto activate_locked;
1204
1205                         /* Case 2 above */
1206                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1207                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1208                                 /*
1209                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1210                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1211                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1212                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1213                                  * enough to care.  What we do want is for this
1214                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1215                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1216                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1217                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1218                                  */
1219                                 SetPageReclaim(page);
1220                                 stat->nr_writeback++;
1221                                 goto activate_locked;
1222
1223                         /* Case 3 above */
1224                         } else {
1225                                 unlock_page(page);
1226                                 wait_on_page_writeback(page);
1227                                 /* then go back and try same page again */
1228                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1229                                 continue;
1230                         }
1231                 }
1232
1233                 if (!ignore_references)
1234                         references = page_check_references(page, sc);
1235
1236                 switch (references) {
1237                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1238                         goto activate_locked;
1239                 case PAGEREF_KEEP:
1240                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1241                         goto keep_locked;
1242                 case PAGEREF_RECLAIM:
1243                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1244                         ; /* try to reclaim the page below */
1245                 }
1246
1247                 /*
1248                  * Anonymous process memory has backing store?
1249                  * Try to allocate it some swap space here.
1250                  * Lazyfree page could be freed directly
1251                  */
1252                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1253                         if (!PageSwapCache(page)) {
1254                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1255                                         goto keep_locked;
1256                                 if (PageTransHuge(page)) {
1257                                         /* cannot split THP, skip it */
1258                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1259                                                 goto activate_locked;
1260                                         /*
1261                                          * Split pages without a PMD map right
1262                                          * away. Chances are some or all of the
1263                                          * tail pages can be freed without IO.
1264                                          */
1265                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1266                                             split_huge_page_to_list(page,
1267                                                                     page_list))
1268                                                 goto activate_locked;
1269                                 }
1270                                 if (!add_to_swap(page)) {
1271                                         if (!PageTransHuge(page))
1272                                                 goto activate_locked_split;
1273                                         /* Fallback to swap normal pages */
1274                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1275                                                                     page_list))
1276                                                 goto activate_locked;
1277 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1278                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1279 #endif
1280                                         if (!add_to_swap(page))
1281                                                 goto activate_locked_split;
1282                                 }
1283
1284                                 may_enter_fs = 1;
1285
1286                                 /* Adding to swap updated mapping */
1287                                 mapping = page_mapping(page);
1288                         }
1289                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1290                         /* Split file THP */
1291                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1292                                 goto keep_locked;
1293                 }
1294
1295                 /*
1296                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1297                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1298                  *
1299                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1300                  * reach here.
1301                  */
1302                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1303                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1304                         nr_pages = 1;
1305                 }
1306
1307                 /*
1308                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1309                  * processes. Try to unmap it here.
1310                  */
1311                 if (page_mapped(page)) {
1312                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1313
1314                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1315                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1316                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1317                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1318                                 goto activate_locked;
1319                         }
1320                 }
1321
1322                 if (PageDirty(page)) {
1323                         /*
1324                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1325                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1326                          * injecting inefficient single-page IO into
1327                          * flusher writeback as much as possible: only
1328                          * write pages when we've encountered many
1329                          * dirty pages, and when we've already scanned
1330                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1331                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1332                          */
1333                         if (page_is_file_cache(page) &&
1334                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1335                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1336                                 /*
1337                                  * Immediately reclaim when written back.
1338                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1339                                  * except we already have the page isolated
1340                                  * and know it's dirty
1341                                  */
1342                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1343                                 SetPageReclaim(page);
1344
1345                                 goto activate_locked;
1346                         }
1347
1348                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1349                                 goto keep_locked;
1350                         if (!may_enter_fs)
1351                                 goto keep_locked;
1352                         if (!sc->may_writepage)
1353                                 goto keep_locked;
1354
1355                         /*
1356                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1357                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1358                          * starts and then write it out here.
1359                          */
1360                         try_to_unmap_flush_dirty();
1361                         switch (pageout(page, mapping)) {
1362                         case PAGE_KEEP:
1363                                 goto keep_locked;
1364                         case PAGE_ACTIVATE:
1365                                 goto activate_locked;
1366                         case PAGE_SUCCESS:
1367                                 if (PageWriteback(page))
1368                                         goto keep;
1369                                 if (PageDirty(page))
1370                                         goto keep;
1371
1372                                 /*
1373                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1374                                  * ahead and try to reclaim the page.
1375                                  */
1376                                 if (!trylock_page(page))
1377                                         goto keep;
1378                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1379                                         goto keep_locked;
1380                                 mapping = page_mapping(page);
1381                         case PAGE_CLEAN:
1382                                 ; /* try to free the page below */
1383                         }
1384                 }
1385
1386                 /*
1387                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1388                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1389                  * the page as well.
1390                  *
1391                  * We do this even if the page is PageDirty().
1392                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1393                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1394                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1395                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1396                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1397                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1398                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1399                  *
1400                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1401                  * the pages which were not successfully invalidated in
1402                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1403                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1404                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1405                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1406                  */
1407                 if (page_has_private(page)) {
1408                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1409                                 goto activate_locked;
1410                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1411                                 unlock_page(page);
1412                                 if (put_page_testzero(page))
1413                                         goto free_it;
1414                                 else {
1415                                         /*
1416                                          * rare race with speculative reference.
1417                                          * the speculative reference will free
1418                                          * this page shortly, so we may
1419                                          * increment nr_reclaimed here (and
1420                                          * leave it off the LRU).
1421                                          */
1422                                         nr_reclaimed++;
1423                                         continue;
1424                                 }
1425                         }
1426                 }
1427
1428                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1429                         /* follow __remove_mapping for reference */
1430                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1431                                 goto keep_locked;
1432                         if (PageDirty(page)) {
1433                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1434                                 goto keep_locked;
1435                         }
1436
1437                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1438                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1439                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1440                                                          sc->target_mem_cgroup))
1441                         goto keep_locked;
1442
1443                 unlock_page(page);
1444 free_it:
1445                 /*
1446                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1447                  * all base pages.
1448                  */
1449                 nr_reclaimed += nr_pages;
1450
1451                 /*
1452                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1453                  * appear not as the counts should be low
1454                  */
1455                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1456                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1457                 else
1458                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1459                 continue;
1460
1461 activate_locked_split:
1462                 /*
1463                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1464                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1465                  */
1466                 if (nr_pages > 1) {
1467                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1468                         nr_pages = 1;
1469                 }
1470 activate_locked:
1471                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1472                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1473                                                 PageMlocked(page)))
1474                         try_to_free_swap(page);
1475                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1476                 if (!PageMlocked(page)) {
1477                         int type = page_is_file_cache(page);
1478                         SetPageActive(page);
1479                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1480                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1481                 }
1482 keep_locked:
1483                 unlock_page(page);
1484 keep:
1485                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1486                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1487         }
1488
1489         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1490
1491         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1492         try_to_unmap_flush();
1493         free_unref_page_list(&free_pages);
1494
1495         list_splice(&ret_pages, page_list);
1496         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1497
1498         return nr_reclaimed;
1499 }
1500
1501 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1502                                             struct list_head *page_list)
1503 {
1504         struct scan_control sc = {
1505                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1506                 .priority = DEF_PRIORITY,
1507                 .may_unmap = 1,
1508         };
1509         struct reclaim_stat dummy_stat;
1510         unsigned long ret;
1511         struct page *page, *next;
1512         LIST_HEAD(clean_pages);
1513
1514         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1515                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1516                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1517                         ClearPageActive(page);
1518                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1519                 }
1520         }
1521
1522         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1523                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1524         list_splice(&clean_pages, page_list);
1525         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1526         return ret;
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1531  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1532  * freed elsewhere are also ignored.
1533  *
1534  * page:        page to consider
1535  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1536  *
1537  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1538  */
1539 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1540 {
1541         int ret = -EINVAL;
1542
1543         /* Only take pages on the LRU. */
1544         if (!PageLRU(page))
1545                 return ret;
1546
1547         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1548         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1549                 return ret;
1550
1551         ret = -EBUSY;
1552
1553         /*
1554          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1555          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1556          * blocking - clean pages for the most part.
1557          *
1558          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1559          * that it is possible to migrate without blocking
1560          */
1561         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1562                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1563                 if (PageWriteback(page))
1564                         return ret;
1565
1566                 if (PageDirty(page)) {
1567                         struct address_space *mapping;
1568                         bool migrate_dirty;
1569
1570                         /*
1571                          * Only pages without mappings or that have a
1572                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1573                          * without blocking. However, we can be racing with
1574                          * truncation so it's necessary to lock the page
1575                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1576                          * the page lock until after the page is removed
1577                          * from the page cache.
1578                          */
1579                         if (!trylock_page(page))
1580                                 return ret;
1581
1582                         mapping = page_mapping(page);
1583                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1584                         unlock_page(page);
1585                         if (!migrate_dirty)
1586                                 return ret;
1587                 }
1588         }
1589
1590         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1591                 return ret;
1592
1593         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1594                 /*
1595                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1596                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1597                  * page release code relies on it.
1598                  */
1599                 ClearPageLRU(page);
1600                 ret = 0;
1601         }
1602
1603         return ret;
1604 }
1605
1606
1607 /*
1608  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1609  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1610  */
1611 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1612                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1613 {
1614         int zid;
1615
1616         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1617                 if (!nr_zone_taken[zid])
1618                         continue;
1619
1620                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1621 #ifdef CONFIG_MEMCG
1622                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1623 #endif
1624         }
1625
1626 }
1627
1628 /**
1629  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1630  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1631  * and working on them outside the LRU lock.
1632  *
1633  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1634  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1635  *
1636  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1637  *
1638  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1639  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1640  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1641  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1642  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1643  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1644  * @lru:        LRU list id for isolating
1645  *
1646  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1647  */
1648 static unsigned long isolate_lru_pages(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(pages_skipped);
1660         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1661
1662         total_scan = 0;
1663         scan = 0;
1664         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1665                 struct page *page;
1666
1667                 page = lru_to_page(src);
1668                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1669
1670                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1671
1672                 nr_pages = compound_nr(page);
1673                 total_scan += nr_pages;
1674
1675                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1676                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1677                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1678                         continue;
1679                 }
1680
1681                 /*
1682                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1683                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1684                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1685                  * pages, triggering a premature OOM.
1686                  *
1687                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1688                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1689                  * only when the page is being freed somewhere else.
1690                  */
1691                 scan += nr_pages;
1692                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1693                 case 0:
1694                         nr_taken += nr_pages;
1695                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1696                         list_move(&page->lru, dst);
1697                         break;
1698
1699                 case -EBUSY:
1700                         /* else it is being freed elsewhere */
1701                         list_move(&page->lru, src);
1702                         continue;
1703
1704                 default:
1705                         BUG();
1706                 }
1707         }
1708
1709         /*
1710          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1711          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1712          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1713          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1714          * system at risk of premature OOM.
1715          */
1716         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1717                 int zid;
1718
1719                 list_splice(&pages_skipped, src);
1720                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1721                         if (!nr_skipped[zid])
1722                                 continue;
1723
1724                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1725                         skipped += nr_skipped[zid];
1726                 }
1727         }
1728         *nr_scanned = total_scan;
1729         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1730                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1731         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1732         return nr_taken;
1733 }
1734
1735 /**
1736  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1737  * @page: page to isolate from its LRU list
1738  *
1739  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1740  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1741  *
1742  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1743  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1744  *
1745  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1746  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1747  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1748  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1749  *
1750  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1751  * found will be decremented.
1752  *
1753  * Restrictions:
1754  *
1755  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1756  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1757  *     without a stable reference).
1758  * (2) the lru_lock must not be held.
1759  * (3) interrupts must be enabled.
1760  */
1761 int isolate_lru_page(struct page *page)
1762 {
1763         int ret = -EBUSY;
1764
1765         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1766         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1767
1768         if (PageLRU(page)) {
1769                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1770                 struct lruvec *lruvec;
1771
1772                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1773                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1774                 if (PageLRU(page)) {
1775                         int lru = page_lru(page);
1776                         get_page(page);
1777                         ClearPageLRU(page);
1778                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1779                         ret = 0;
1780                 }
1781                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1782         }
1783         return ret;
1784 }
1785
1786 /*
1787  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1788  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1789  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1790  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1791  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1792  */
1793 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1794                 struct scan_control *sc)
1795 {
1796         unsigned long inactive, isolated;
1797
1798         if (current_is_kswapd())
1799                 return 0;
1800
1801         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1802                 return 0;
1803
1804         if (file) {
1805                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1806                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1807         } else {
1808                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1809                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1810         }
1811
1812         /*
1813          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1814          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1815          * deadlock.
1816          */
1817         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1818                 inactive >>= 3;
1819
1820         return isolated > inactive;
1821 }
1822
1823 /*
1824  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1825  *
1826  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1827  * processes, from rmap.
1828  *
1829  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1830  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1831  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1832  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1833  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1834  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1835  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1836  *
1837  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1838  * But we had to alter page->flags anyway.
1839  *
1840  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1841  */
1842
1843 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1844                                                      struct list_head *list)
1845 {
1846         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1847         int nr_pages, nr_moved = 0;
1848         LIST_HEAD(pages_to_free);
1849         struct page *page;
1850         enum lru_list lru;
1851
1852         while (!list_empty(list)) {
1853                 page = lru_to_page(list);
1854                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1855                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1856                         list_del(&page->lru);
1857                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1858                         putback_lru_page(page);
1859                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1860                         continue;
1861                 }
1862                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1863
1864                 SetPageLRU(page);
1865                 lru = page_lru(page);
1866
1867                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1868                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1869                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1870
1871                 if (put_page_testzero(page)) {
1872                         __ClearPageLRU(page);
1873                         __ClearPageActive(page);
1874                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1875
1876                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1877                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1878                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1879                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1880                         } else
1881                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1882                 } else {
1883                         nr_moved += nr_pages;
1884                 }
1885         }
1886
1887         /*
1888          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1889          */
1890         list_splice(&pages_to_free, list);
1891
1892         return nr_moved;
1893 }
1894
1895 /*
1896  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1897  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1898  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1899  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1900  */
1901 static int current_may_throttle(void)
1902 {
1903         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1904                 current->backing_dev_info == NULL ||
1905                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1906 }
1907
1908 /*
1909  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1910  * of reclaimed pages
1911  */
1912 static noinline_for_stack unsigned long
1913 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1914                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1915 {
1916         LIST_HEAD(page_list);
1917         unsigned long nr_scanned;
1918         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1919         unsigned long nr_taken;
1920         struct reclaim_stat stat;
1921         int file = is_file_lru(lru);
1922         enum vm_event_item item;
1923         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1924         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
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                 msleep(100);
1933                 stalled = true;
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(&pgdat->lru_lock);
1943
1944         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1945                                      &nr_scanned, sc, lru);
1946
1947         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1948         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1949
1950         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1951         if (!cgroup_reclaim(sc))
1952                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1953         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1954         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1955
1956         if (nr_taken == 0)
1957                 return 0;
1958
1959         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1960                                 &stat, false);
1961
1962         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1963
1964         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1965         if (!cgroup_reclaim(sc))
1966                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1967         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1968         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
1969         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
1970
1971         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
1972
1973         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1974
1975         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1976
1977         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1978         free_unref_page_list(&page_list);
1979
1980         /*
1981          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1982          * implies that flushers are not doing their job. This can
1983          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1984          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1985          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1986          * dirty pages grows not through writes but through memory
1987          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1988          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1989          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1990          */
1991         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1992                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1993
1994         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1995         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1996         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1997         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1998         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1999         sc->nr.taken += nr_taken;
2000         if (file)
2001                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2002
2003         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2004                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2005         return nr_reclaimed;
2006 }
2007
2008 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2009                                struct lruvec *lruvec,
2010                                struct scan_control *sc,
2011                                enum lru_list lru)
2012 {
2013         unsigned long nr_taken;
2014         unsigned long nr_scanned;
2015         unsigned long vm_flags;
2016         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2017         LIST_HEAD(l_active);
2018         LIST_HEAD(l_inactive);
2019         struct page *page;
2020         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2021         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2022         unsigned nr_rotated = 0;
2023         int file = is_file_lru(lru);
2024         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2025
2026         lru_add_drain();
2027
2028         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2029
2030         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2031                                      &nr_scanned, sc, lru);
2032
2033         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2034         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2035
2036         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2037         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2038
2039         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2040
2041         while (!list_empty(&l_hold)) {
2042                 cond_resched();
2043                 page = lru_to_page(&l_hold);
2044                 list_del(&page->lru);
2045
2046                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2047                         putback_lru_page(page);
2048                         continue;
2049                 }
2050
2051                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2052                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2053                                 if (page_has_private(page))
2054                                         try_to_release_page(page, 0);
2055                                 unlock_page(page);
2056                         }
2057                 }
2058
2059                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2060                                     &vm_flags)) {
2061                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2062                         /*
2063                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2064                          * give them one more trip around the active list. So
2065                          * that executable code get better chances to stay in
2066                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2067                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2068                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2069                          * so we ignore them here.
2070                          */
2071                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2072                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2073                                 continue;
2074                         }
2075                 }
2076
2077                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2078                 SetPageWorkingset(page);
2079                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2080         }
2081
2082         /*
2083          * Move pages back to the lru list.
2084          */
2085         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2086         /*
2087          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2088          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2089          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2090          * get_scan_count.
2091          */
2092         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2093
2094         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2095         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2096         /* Keep all free pages in l_active list */
2097         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2098
2099         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2100         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2101
2102         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2103         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2104
2105         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2106         free_unref_page_list(&l_active);
2107         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2108                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2109 }
2110
2111 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2112 {
2113         int nid = -1;
2114         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2115         LIST_HEAD(node_page_list);
2116         struct reclaim_stat dummy_stat;
2117         struct page *page;
2118         struct scan_control sc = {
2119                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2120                 .priority = DEF_PRIORITY,
2121                 .may_writepage = 1,
2122                 .may_unmap = 1,
2123                 .may_swap = 1,
2124         };
2125
2126         while (!list_empty(page_list)) {
2127                 page = lru_to_page(page_list);
2128                 if (nid == -1) {
2129                         nid = page_to_nid(page);
2130                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2131                 }
2132
2133                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2134                         ClearPageActive(page);
2135                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2136                         continue;
2137                 }
2138
2139                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2140                                                 NODE_DATA(nid),
2141                                                 &sc, 0,
2142                                                 &dummy_stat, false);
2143                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2144                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2145                         list_del(&page->lru);
2146                         putback_lru_page(page);
2147                 }
2148
2149                 nid = -1;
2150         }
2151
2152         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2153                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2154                                                 NODE_DATA(nid),
2155                                                 &sc, 0,
2156                                                 &dummy_stat, false);
2157                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2158                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2159                         list_del(&page->lru);
2160                         putback_lru_page(page);
2161                 }
2162         }
2163
2164         return nr_reclaimed;
2165 }
2166
2167 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2168                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2169 {
2170         if (is_active_lru(lru)) {
2171                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2172                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2173                 else
2174                         sc->skipped_deactivate = 1;
2175                 return 0;
2176         }
2177
2178         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2179 }
2180
2181 /*
2182  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2183  * to do too much work.
2184  *
2185  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2186  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2187  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2188  *
2189  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2190  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2191  *
2192  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2193  *
2194  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2195  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2196  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2197  *
2198  * total     target    max
2199  * memory    ratio     inactive
2200  * -------------------------------------
2201  *   10MB       1         5MB
2202  *  100MB       1        50MB
2203  *    1GB       3       250MB
2204  *   10GB      10       0.9GB
2205  *  100GB      31         3GB
2206  *    1TB     101        10GB
2207  *   10TB     320        32GB
2208  */
2209 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2210 {
2211         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2212         unsigned long inactive, active;
2213         unsigned long inactive_ratio;
2214         unsigned long gb;
2215
2216         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2217         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2218
2219         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2220         if (gb)
2221                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2222         else
2223                 inactive_ratio = 1;
2224
2225         return inactive * inactive_ratio < active;
2226 }
2227
2228 enum scan_balance {
2229         SCAN_EQUAL,
2230         SCAN_FRACT,
2231         SCAN_ANON,
2232         SCAN_FILE,
2233 };
2234
2235 /*
2236  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2237  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2238  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2239  * onto the active list instead of evict.
2240  *
2241  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2242  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2243  */
2244 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2245                            unsigned long *nr)
2246 {
2247         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2248         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2249         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2250         u64 fraction[2];
2251         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2252         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2253         unsigned long anon_prio, file_prio;
2254         enum scan_balance scan_balance;
2255         unsigned long anon, file;
2256         unsigned long ap, fp;
2257         enum lru_list lru;
2258
2259         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2260         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2261                 scan_balance = SCAN_FILE;
2262                 goto out;
2263         }
2264
2265         /*
2266          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2267          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2268          * disable swapping for individual groups completely when
2269          * using the memory controller's swap limit feature would be
2270          * too expensive.
2271          */
2272         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2273                 scan_balance = SCAN_FILE;
2274                 goto out;
2275         }
2276
2277         /*
2278          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2279          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2280          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2281          */
2282         if (!sc->priority && swappiness) {
2283                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2284                 goto out;
2285         }
2286
2287         /*
2288          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2289          */
2290         if (sc->file_is_tiny) {
2291                 scan_balance = SCAN_ANON;
2292                 goto out;
2293         }
2294
2295         /*
2296          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2297          * anything from the anonymous working right now.
2298          */
2299         if (sc->cache_trim_mode) {
2300                 scan_balance = SCAN_FILE;
2301                 goto out;
2302         }
2303
2304         scan_balance = SCAN_FRACT;
2305
2306         /*
2307          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2308          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2309          */
2310         anon_prio = swappiness;
2311         file_prio = 200 - anon_prio;
2312
2313         /*
2314          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2315          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2316          * ratios to determine how valuable each cache is.
2317          *
2318          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2319          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2320          * up weighing recent references more than old ones.
2321          *
2322          * anon in [0], file in [1]
2323          */
2324
2325         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2326                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2327         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2328                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2329
2330         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2331         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2332                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2333                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2334         }
2335
2336         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2337                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2338                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2339         }
2340
2341         /*
2342          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2343          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2344          * each list that were recently referenced and in active use.
2345          */
2346         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2347         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2348
2349         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2350         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2351         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2352
2353         fraction[0] = ap;
2354         fraction[1] = fp;
2355         denominator = ap + fp + 1;
2356 out:
2357         for_each_evictable_lru(lru) {
2358                 int file = is_file_lru(lru);
2359                 unsigned long lruvec_size;
2360                 unsigned long scan;
2361                 unsigned long protection;
2362
2363                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2364                 protection = mem_cgroup_protection(memcg,
2365                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2366
2367                 if (protection) {
2368                         /*
2369                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2370                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2371                          * setting.
2372                          *
2373                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2374                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2375                          * approach the memory protection threshold, to totally
2376                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2377                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2378                          * also means we simply get no protection at all if we
2379                          * set it too low, which is not ideal.
2380                          *
2381                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2382                          * pressure by how much of the total memory used is
2383                          * within protection thresholds.
2384                          *
2385                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2386                          * we skip over all groups that are within their low
2387                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2388                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2389                          * the best-effort low protection. However, we still
2390                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2391                          * that case instead of simply punishing them all
2392                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2393                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2394                          * again by how much of the total memory used is under
2395                          * hard protection.
2396                          */
2397                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2398
2399                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2400                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2401
2402                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2403                                 cgroup_size;
2404
2405                         /*
2406                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2407                          * reclaim moving forwards, avoiding decremeting
2408                          * sc->priority further than desirable.
2409                          */
2410                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2411                 } else {
2412                         scan = lruvec_size;
2413                 }
2414
2415                 scan >>= sc->priority;
2416
2417                 /*
2418                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2419                  * scrape out the remaining cache.
2420                  */
2421                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2422                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2423
2424                 switch (scan_balance) {
2425                 case SCAN_EQUAL:
2426                         /* Scan lists relative to size */
2427                         break;
2428                 case SCAN_FRACT:
2429                         /*
2430                          * Scan types proportional to swappiness and
2431                          * their relative recent reclaim efficiency.
2432                          * Make sure we don't miss the last page
2433                          * because of a round-off error.
2434                          */
2435                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2436                                                   denominator);
2437                         break;
2438                 case SCAN_FILE:
2439                 case SCAN_ANON:
2440                         /* Scan one type exclusively */
2441                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2442                                 lruvec_size = 0;
2443                                 scan = 0;
2444                         }
2445                         break;
2446                 default:
2447                         /* Look ma, no brain */
2448                         BUG();
2449                 }
2450
2451                 nr[lru] = scan;
2452         }
2453 }
2454
2455 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2456 {
2457         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2458         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2459         unsigned long nr_to_scan;
2460         enum lru_list lru;
2461         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2462         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2463         struct blk_plug plug;
2464         bool scan_adjusted;
2465
2466         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2467
2468         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2469         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2470
2471         /*
2472          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2473          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2474          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2475          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2476          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2477          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2478          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2479          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2480          * dropped to zero at the first pass.
2481          */
2482         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2483                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2484
2485         blk_start_plug(&plug);
2486         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2487                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2488                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2489                 unsigned long nr_scanned;
2490
2491                 for_each_evictable_lru(lru) {
2492                         if (nr[lru]) {
2493                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2494                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2495
2496                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2497                                                             lruvec, sc);
2498                         }
2499                 }
2500
2501                 cond_resched();
2502
2503                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2504                         continue;
2505
2506                 /*
2507                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2508                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2509                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2510                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2511                  * proportional to the original scan target.
2512                  */
2513                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2514                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2515
2516                 /*
2517                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2518                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2519                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2520                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2521                  */
2522                 if (!nr_file || !nr_anon)
2523                         break;
2524
2525                 if (nr_file > nr_anon) {
2526                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2527                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2528                         lru = LRU_BASE;
2529                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2530                 } else {
2531                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2532                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2533                         lru = LRU_FILE;
2534                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2535                 }
2536
2537                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2538                 nr[lru] = 0;
2539                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2540
2541                 /*
2542                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2543                  * scan target and the percentage scanning already complete
2544                  */
2545                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2546                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2547                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2548                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2549
2550                 lru += LRU_ACTIVE;
2551                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2552                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2553                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2554
2555                 scan_adjusted = true;
2556         }
2557         blk_finish_plug(&plug);
2558         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2559
2560         /*
2561          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2562          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2563          */
2564         if (total_swap_pages && inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2565                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2566                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2567 }
2568
2569 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2570 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2571 {
2572         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2573                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2574                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2575                 return true;
2576
2577         return false;
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2582  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2583  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2584  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2585  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2586  */
2587 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2588                                         unsigned long nr_reclaimed,
2589                                         struct scan_control *sc)
2590 {
2591         unsigned long pages_for_compaction;
2592         unsigned long inactive_lru_pages;
2593         int z;
2594
2595         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2596         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2597                 return false;
2598
2599         /*
2600          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2601          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2602          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2603          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2604          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2605          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2606          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2607          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2608          */
2609         if (!nr_reclaimed)
2610                 return false;
2611
2612         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2613         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2614                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2615                 if (!managed_zone(zone))
2616                         continue;
2617
2618                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2619                 case COMPACT_SUCCESS:
2620                 case COMPACT_CONTINUE:
2621                         return false;
2622                 default:
2623                         /* check next zone */
2624                         ;
2625                 }
2626         }
2627
2628         /*
2629          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2630          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2631          */
2632         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2633         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2634         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2635                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2636
2637         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2638 }
2639
2640 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2641 {
2642         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2643         struct mem_cgroup *memcg;
2644
2645         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2646         do {
2647                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2648                 unsigned long reclaimed;
2649                 unsigned long scanned;
2650
2651                 switch (mem_cgroup_protected(target_memcg, memcg)) {
2652                 case MEMCG_PROT_MIN:
2653                         /*
2654                          * Hard protection.
2655                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2656                          */
2657                         continue;
2658                 case MEMCG_PROT_LOW:
2659                         /*
2660                          * Soft protection.
2661                          * Respect the protection only as long as
2662                          * there is an unprotected supply
2663                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2664                          */
2665                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2666                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2667                                 continue;
2668                         }
2669                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2670                         break;
2671                 case MEMCG_PROT_NONE:
2672                         /*
2673                          * All protection thresholds breached. We may
2674                          * still choose to vary the scan pressure
2675                          * applied based on by how much the cgroup in
2676                          * question has exceeded its protection
2677                          * thresholds (see get_scan_count).
2678                          */
2679                         break;
2680                 }
2681
2682                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2683                 scanned = sc->nr_scanned;
2684
2685                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2686
2687                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2688                             sc->priority);
2689
2690                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2691                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2692                            sc->nr_scanned - scanned,
2693                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2694
2695         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2696 }
2697
2698 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2699 {
2700         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2701         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2702         struct lruvec *target_lruvec;
2703         bool reclaimable = false;
2704         unsigned long file;
2705
2706         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2707
2708 again:
2709         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2710
2711         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2712         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2713
2714         /*
2715          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2716          * and file LRU lists.
2717          */
2718         if (!sc->force_deactivate) {
2719                 unsigned long refaults;
2720
2721                 if (inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2722                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2723                 else
2724                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2725
2726                 /*
2727                  * When refaults are being observed, it means a new
2728                  * workingset is being established. Deactivate to get
2729                  * rid of any stale active pages quickly.
2730                  */
2731                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2732                                              WORKINGSET_ACTIVATE);
2733                 if (refaults != target_lruvec->refaults ||
2734                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2735                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2736                 else
2737                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2738         } else
2739                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2740
2741         /*
2742          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2743          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2744          * anonymous pages.
2745          */
2746         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2747         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2748                 sc->cache_trim_mode = 1;
2749         else
2750                 sc->cache_trim_mode = 0;
2751
2752         /*
2753          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2754          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2755          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2756          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2757          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2758          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2759          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2760          */
2761         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2762                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2763                 unsigned long free, anon;
2764                 int z;
2765
2766                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2767                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2768                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2769
2770                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2771                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2772                         if (!managed_zone(zone))
2773                                 continue;
2774
2775                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2776                 }
2777
2778                 /*
2779                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2780                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2781                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2782                  */
2783                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2784
2785                 sc->file_is_tiny =
2786                         file + free <= total_high_wmark &&
2787                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2788                         anon >> sc->priority;
2789         }
2790
2791         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
2792
2793         if (reclaim_state) {
2794                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2795                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2796         }
2797
2798         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2799         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2800                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
2801                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2802
2803         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2804                 reclaimable = true;
2805
2806         if (current_is_kswapd()) {
2807                 /*
2808                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2809                  * it implies that the long-lived page allocation rate
2810                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
2811                  * global limits are not being effective at throttling
2812                  * processes due to the page distribution throughout
2813                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
2814                  * device. The only option is to throttle from reclaim
2815                  * context which is not ideal as there is no guarantee
2816                  * the dirtying process is throttled in the same way
2817                  * balance_dirty_pages() manages.
2818                  *
2819                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2820                  * count the number of pages under pages flagged for
2821                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
2822                  * in the nr_immediate check below.
2823                  */
2824                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2825                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2826
2827                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2828                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2829                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2830
2831                 /*
2832                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2833                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2834                  * implies that pages are cycling through the LRU
2835                  * faster than they are written so also forcibly stall.
2836                  */
2837                 if (sc->nr.immediate)
2838                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2839         }
2840
2841         /*
2842          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
2843          * scanned were backed by a congested BDI and
2844          * wait_iff_congested will stall.
2845          *
2846          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2847          * stalling in wait_iff_congested().
2848          */
2849         if ((current_is_kswapd() ||
2850              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
2851             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2852                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
2853
2854         /*
2855          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2856          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2857          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2858          * the LRU too quickly.
2859          */
2860         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
2861             !sc->hibernation_mode &&
2862             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
2863                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2864
2865         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2866                                     sc))
2867                 goto again;
2868
2869         /*
2870          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2871          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2872          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2873          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2874          */
2875         if (reclaimable)
2876                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2877
2878         return reclaimable;
2879 }
2880
2881 /*
2882  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2883  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2884  * should reclaim first.
2885  */
2886 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2887 {
2888         unsigned long watermark;
2889         enum compact_result suitable;
2890
2891         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2892         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2893                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2894                 return true;
2895         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2896                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2897                 return false;
2898
2899         /*
2900          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2901          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2902          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2903          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2904          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2905          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2906          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2907          */
2908         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2909
2910         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2915  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2916  * request.
2917  *
2918  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2919  * scan then give up on it.
2920  */
2921 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2922 {
2923         struct zoneref *z;
2924         struct zone *zone;
2925         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2926         unsigned long nr_soft_scanned;
2927         gfp_t orig_mask;
2928         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2929
2930         /*
2931          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2932          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2933          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2934          */
2935         orig_mask = sc->gfp_mask;
2936         if (buffer_heads_over_limit) {
2937                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2938                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2939         }
2940
2941         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2942                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2943                 /*
2944                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2945                  * to global LRU.
2946                  */
2947                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2948                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2949                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2950                                 continue;
2951
2952                         /*
2953                          * If we already have plenty of memory free for
2954                          * compaction in this zone, don't free any more.
2955                          * Even though compaction is invoked for any
2956                          * non-zero order, only frequent costly order
2957                          * reclamation is disruptive enough to become a
2958                          * noticeable problem, like transparent huge
2959                          * page allocations.
2960                          */
2961                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2962                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2963                             compaction_ready(zone, sc)) {
2964                                 sc->compaction_ready = true;
2965                                 continue;
2966                         }
2967
2968                         /*
2969                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2970                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2971                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2972                          * the user prefers lower zones being preserved.
2973                          */
2974                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2975                                 continue;
2976
2977                         /*
2978                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2979                          * and returns the number of reclaimed pages and
2980                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2981                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2982                          */
2983                         nr_soft_scanned = 0;
2984                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2985                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2986                                                 &nr_soft_scanned);
2987                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2988                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2989                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2990                 }
2991
2992                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2993                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2994                         continue;
2995                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2996                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2997         }
2998
2999         /*
3000          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3001          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3002          */
3003         sc->gfp_mask = orig_mask;
3004 }
3005
3006 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3007 {
3008         struct lruvec *target_lruvec;
3009         unsigned long refaults;
3010
3011         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3012         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
3013         target_lruvec->refaults = refaults;
3014 }
3015
3016 /*
3017  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3018  *
3019  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3020  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3021  *
3022  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3023  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3024  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3025  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3026  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3027  * work, and the allocation attempt will fail.
3028  *
3029  * returns:     0, if no pages reclaimed
3030  *              else, the number of pages reclaimed
3031  */
3032 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3033                                           struct scan_control *sc)
3034 {
3035         int initial_priority = sc->priority;
3036         pg_data_t *last_pgdat;
3037         struct zoneref *z;
3038         struct zone *zone;
3039 retry:
3040         delayacct_freepages_start();
3041
3042         if (!cgroup_reclaim(sc))
3043                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3044
3045         do {
3046                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3047                                 sc->priority);
3048                 sc->nr_scanned = 0;
3049                 shrink_zones(zonelist, sc);
3050
3051                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3052                         break;
3053
3054                 if (sc->compaction_ready)
3055                         break;
3056
3057                 /*
3058                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3059                  * writepage even in laptop mode.
3060                  */
3061                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3062                         sc->may_writepage = 1;
3063         } while (--sc->priority >= 0);
3064
3065         last_pgdat = NULL;
3066         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3067                                         sc->nodemask) {
3068                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3069                         continue;
3070                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3071
3072                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3073
3074                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3075                         struct lruvec *lruvec;
3076
3077                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3078                                                    zone->zone_pgdat);
3079                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3080                 }
3081         }
3082
3083         delayacct_freepages_end();
3084
3085         if (sc->nr_reclaimed)
3086                 return sc->nr_reclaimed;
3087
3088         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3089         if (sc->compaction_ready)
3090                 return 1;
3091
3092         /*
3093          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3094          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3095          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3096          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3097          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3098          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3099          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3100          */
3101         if (sc->skipped_deactivate) {
3102                 sc->priority = initial_priority;
3103                 sc->force_deactivate = 1;
3104                 sc->skipped_deactivate = 0;
3105                 goto retry;
3106         }
3107
3108         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3109         if (sc->memcg_low_skipped) {
3110                 sc->priority = initial_priority;
3111                 sc->force_deactivate = 0;
3112                 sc->skipped_deactivate = 0;
3113                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3114                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3115                 goto retry;
3116         }
3117
3118         return 0;
3119 }
3120
3121 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3122 {
3123         struct zone *zone;
3124         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3125         unsigned long free_pages = 0;
3126         int i;
3127         bool wmark_ok;
3128
3129         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3130                 return true;
3131
3132         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3133                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3134                 if (!managed_zone(zone))
3135                         continue;
3136
3137                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3138                         continue;
3139
3140                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3141                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3142         }
3143
3144         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3145         if (!pfmemalloc_reserve)
3146                 return true;
3147
3148         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3149
3150         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3151         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3152                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3153                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3154                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3155         }
3156
3157         return wmark_ok;
3158 }
3159
3160 /*
3161  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3162  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3163  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3164  * when the low watermark is reached.
3165  *
3166  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3167  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3168  */
3169 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3170                                         nodemask_t *nodemask)
3171 {
3172         struct zoneref *z;
3173         struct zone *zone;
3174         pg_data_t *pgdat = NULL;
3175
3176         /*
3177          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3178          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3179          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3180          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3181          * processes to block on log_wait_commit().
3182          */
3183         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3184                 goto out;
3185
3186         /*
3187          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3188          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3189          */
3190         if (fatal_signal_pending(current))
3191                 goto out;
3192
3193         /*
3194          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3195          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3196          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3197          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3198          *
3199          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3200          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3201          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3202          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3203          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3204          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3205          * should make reasonable progress.
3206          */
3207         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3208                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3209                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3210                         continue;
3211
3212                 /* Throttle based on the first usable node */
3213                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3214                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3215                         goto out;
3216                 break;
3217         }
3218
3219         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3220         if (!pgdat)
3221                 goto out;
3222
3223         /* Account for the throttling */
3224         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3225
3226         /*
3227          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3228          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3229          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3230          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3231          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3232          * second before continuing.
3233          */
3234         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3235                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3236                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3237
3238                 goto check_pending;
3239         }
3240
3241         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3242         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3243                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3244
3245 check_pending:
3246         if (fatal_signal_pending(current))
3247                 return true;
3248
3249 out:
3250         return false;
3251 }
3252
3253 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3254                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3255 {
3256         unsigned long nr_reclaimed;
3257         struct scan_control sc = {
3258                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3259                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3260                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3261                 .order = order,
3262                 .nodemask = nodemask,
3263                 .priority = DEF_PRIORITY,
3264                 .may_writepage = !laptop_mode,
3265                 .may_unmap = 1,
3266                 .may_swap = 1,
3267         };
3268
3269         /*
3270          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3271          * Confirm they are large enough for max values.
3272          */
3273         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3274         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3275         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3276
3277         /*
3278          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3279          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3280          * point.
3281          */
3282         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3283                 return 1;
3284
3285         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3286         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3287
3288         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3289
3290         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3291         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3292
3293         return nr_reclaimed;
3294 }
3295
3296 #ifdef CONFIG_MEMCG
3297
3298 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3299 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3300                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3301                                                 pg_data_t *pgdat,
3302                                                 unsigned long *nr_scanned)
3303 {
3304         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3305         struct scan_control sc = {
3306                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3307                 .target_mem_cgroup = memcg,
3308                 .may_writepage = !laptop_mode,
3309                 .may_unmap = 1,
3310                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3311                 .may_swap = !noswap,
3312         };
3313
3314         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3315
3316         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3317                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3318
3319         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3320                                                       sc.gfp_mask);
3321
3322         /*
3323          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3324          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3325          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3326          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3327          * the priority and make it zero.
3328          */
3329         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3330
3331         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3332
3333         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3334
3335         return sc.nr_reclaimed;
3336 }
3337
3338 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3339                                            unsigned long nr_pages,
3340                                            gfp_t gfp_mask,
3341                                            bool may_swap)
3342 {
3343         unsigned long nr_reclaimed;
3344         unsigned long pflags;
3345         unsigned int noreclaim_flag;
3346         struct scan_control sc = {
3347                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3348                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3349                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3350                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3351                 .target_mem_cgroup = memcg,
3352                 .priority = DEF_PRIORITY,
3353                 .may_writepage = !laptop_mode,
3354                 .may_unmap = 1,
3355                 .may_swap = may_swap,
3356         };
3357         /*
3358          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3359          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3360          * the reclaim does not bail out early.
3361          */
3362         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3363
3364         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3365
3366         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3367
3368         psi_memstall_enter(&pflags);
3369         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3370
3371         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3372
3373         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3374         psi_memstall_leave(&pflags);
3375
3376         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3377         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3378
3379         return nr_reclaimed;
3380 }
3381 #endif
3382
3383 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3384                                 struct scan_control *sc)
3385 {
3386         struct mem_cgroup *memcg;
3387         struct lruvec *lruvec;
3388
3389         if (!total_swap_pages)
3390                 return;
3391
3392         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3393         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3394                 return;
3395
3396         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3397         do {
3398                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3399                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3400                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3401                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3402         } while (memcg);
3403 }
3404
3405 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3406 {
3407         int i;
3408         struct zone *zone;
3409
3410         /*
3411          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3412          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3413          * should not be checked at the time time as reclaim would
3414          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3415          * zone is balanced.
3416          */
3417         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3418                 zone = pgdat->node_zones + i;
3419                 if (!managed_zone(zone))
3420                         continue;
3421
3422                 if (zone->watermark_boost)
3423                         return true;
3424         }
3425
3426         return false;
3427 }
3428
3429 /*
3430  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3431  * and classzone_idx
3432  */
3433 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3434 {
3435         int i;
3436         unsigned long mark = -1;
3437         struct zone *zone;
3438
3439         /*
3440          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3441          * meet watermarks.
3442          */
3443         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3444                 zone = pgdat->node_zones + i;
3445
3446                 if (!managed_zone(zone))
3447                         continue;
3448
3449                 mark = high_wmark_pages(zone);
3450                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3451                         return true;
3452         }
3453
3454         /*
3455          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3456          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3457          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3458          */
3459         if (mark == -1)
3460                 return true;
3461
3462         return false;
3463 }
3464
3465 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3466 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3467 {
3468         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3469
3470         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3471         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3472         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3477  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3478  *
3479  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3480  */
3481 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3482 {
3483         /*
3484          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3485          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3486          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3487          * throttled. There is also a potential race if processes get
3488          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3489          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3490          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3491          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3492          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3493          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3494          * that here we are under prepare_to_wait().
3495          */
3496         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3497                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3498
3499         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3500         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3501                 return true;
3502
3503         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3504                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3505                 return true;
3506         }
3507
3508         return false;
3509 }
3510
3511 /*
3512  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3513  * zone that is currently unbalanced.
3514  *
3515  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3516  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3517  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3518  */
3519 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3520                                struct scan_control *sc)
3521 {
3522         struct zone *zone;
3523         int z;
3524
3525         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3526         sc->nr_to_reclaim = 0;
3527         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3528                 zone = pgdat->node_zones + z;
3529                 if (!managed_zone(zone))
3530                         continue;
3531
3532                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3533         }
3534
3535         /*
3536          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3537          * now pressure is applied based on node LRU order.
3538          */
3539         shrink_node(pgdat, sc);
3540
3541         /*
3542          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3543          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3544          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3545          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3546          * can direct reclaim/compact.
3547          */
3548         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3549                 sc->order = 0;
3550
3551         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3552 }
3553
3554 /*
3555  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3556  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3557  * balanced.
3558  *
3559  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3560  *
3561  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3562  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3563  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3564  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3565  * balanced.
3566  */
3567 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3568 {
3569         int i;
3570         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3571         unsigned long nr_soft_scanned;
3572         unsigned long pflags;
3573         unsigned long nr_boost_reclaim;
3574         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3575         bool boosted;
3576         struct zone *zone;
3577         struct scan_control sc = {
3578                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3579                 .order = order,
3580                 .may_unmap = 1,
3581         };
3582
3583         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3584         psi_memstall_enter(&pflags);
3585         __fs_reclaim_acquire();
3586
3587         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3588
3589         /*
3590          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3591          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3592          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3593          */
3594         nr_boost_reclaim = 0;
3595         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3596                 zone = pgdat->node_zones + i;
3597                 if (!managed_zone(zone))
3598                         continue;
3599
3600                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3601                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3602         }
3603         boosted = nr_boost_reclaim;
3604
3605 restart:
3606         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3607         do {
3608                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3609                 bool raise_priority = true;
3610                 bool balanced;
3611                 bool ret;
3612
3613                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3614
3615                 /*
3616                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3617                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3618                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3619                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3620                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3621                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3622                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3623                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3624                  */
3625                 if (buffer_heads_over_limit) {
3626                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3627                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3628                                 if (!managed_zone(zone))
3629                                         continue;
3630
3631                                 sc.reclaim_idx = i;
3632                                 break;
3633                         }
3634                 }
3635
3636                 /*
3637                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3638                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3639                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3640                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3641                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3642                  */
3643                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3644                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3645                         nr_boost_reclaim = 0;
3646                         goto restart;
3647                 }
3648
3649                 /*
3650                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3651                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3652                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3653                  */
3654                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3655                         goto out;
3656
3657                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3658                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3659                         raise_priority = false;
3660
3661                 /*
3662                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3663                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3664                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3665                  * reclaim will be aborted.
3666                  */
3667                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3668                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3669
3670                 /*
3671                  * Do some background aging of the anon list, to give
3672                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3673                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3674                  * about consistent aging.
3675                  */
3676                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3677
3678                 /*
3679                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3680                  * even in laptop mode.
3681                  */
3682                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3683                         sc.may_writepage = 1;
3684
3685                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3686                 sc.nr_scanned = 0;
3687                 nr_soft_scanned = 0;
3688                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3689                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3690                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3691
3692                 /*
3693                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3694                  * enough pages are already being scanned that that high
3695                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3696                  */
3697                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3698                         raise_priority = false;
3699
3700                 /*
3701                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3702                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3703                  * able to safely make forward progress. Wake them
3704                  */
3705                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3706                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3707                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3708
3709                 /* Check if kswapd should be suspending */
3710                 __fs_reclaim_release();
3711                 ret = try_to_freeze();
3712                 __fs_reclaim_acquire();
3713                 if (ret || kthread_should_stop())
3714                         break;
3715
3716                 /*
3717                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3718                  * progress in reclaiming pages
3719                  */
3720                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3721                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3722
3723                 /*
3724                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3725                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3726                  * extreme circumstances.
3727                  */
3728                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3729                         break;
3730
3731                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3732                         sc.priority--;
3733         } while (sc.priority >= 1);
3734
3735         if (!sc.nr_reclaimed)
3736                 pgdat->kswapd_failures++;
3737
3738 out:
3739         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3740         if (boosted) {
3741                 unsigned long flags;
3742
3743                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3744                         if (!zone_boosts[i])
3745                                 continue;
3746
3747                         /* Increments are under the zone lock */
3748                         zone = pgdat->node_zones + i;
3749                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3750                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3751                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3752                 }
3753
3754                 /*
3755                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3756                  * pageblocks.
3757                  */
3758                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3759         }
3760
3761         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3762         __fs_reclaim_release();
3763         psi_memstall_leave(&pflags);
3764         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3765
3766         /*
3767          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3768          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3769          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3770          * remain at the higher level.
3771          */
3772         return sc.order;
3773 }
3774
3775 /*
3776  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3777  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3778  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3779  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3780  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3781  */
3782 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3783                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3784 {
3785         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3786                 return prev_classzone_idx;
3787         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3788 }
3789
3790 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3791                                 unsigned int classzone_idx)
3792 {
3793         long remaining = 0;
3794         DEFINE_WAIT(wait);
3795
3796         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3797                 return;
3798
3799         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3800
3801         /*
3802          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3803          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3804          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3805          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3806          * succeed.
3807          */
3808         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3809                 /*
3810                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3811                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3812                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3813                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3814                  */
3815                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3816
3817                 /*
3818                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3819                  * allocation of the requested order possible.
3820                  */
3821                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3822
3823                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3824
3825                 /*
3826                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3827                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3828                  * the previous request that slept prematurely.
3829                  */
3830                 if (remaining) {
3831                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3832                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3833                 }
3834
3835                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3836                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3837         }
3838
3839         /*
3840          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3841          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3842          */
3843         if (!remaining &&
3844             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3845                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3846
3847                 /*
3848                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3849                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3850                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3851                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3852                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3853                  * them before going back to sleep.
3854                  */
3855                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3856
3857                 if (!kthread_should_stop())
3858                         schedule();
3859
3860                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3861         } else {
3862                 if (remaining)
3863                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3864                 else
3865                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3866         }
3867         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3872  * from the init process.
3873  *
3874  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3875  * free memory available even if there is no other activity
3876  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3877  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3878  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3879  *
3880  * If there are applications that are active memory-allocators
3881  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3882  */
3883 static int kswapd(void *p)
3884 {
3885         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3886         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3887         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3888         struct task_struct *tsk = current;
3889         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3890
3891         if (!cpumask_empty(cpumask))
3892                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3893
3894         /*
3895          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3896          * and that if we need more memory we should get access to it
3897          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3898          * never get caught in the normal page freeing logic.
3899          *
3900          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3901          * you need a small amount of memory in order to be able to
3902          * page out something else, and this flag essentially protects
3903          * us from recursively trying to free more memory as we're
3904          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3905          */
3906         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3907         set_freezable();
3908
3909         pgdat->kswapd_order = 0;
3910         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3911         for ( ; ; ) {
3912                 bool ret;
3913
3914                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3915                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3916
3917 kswapd_try_sleep:
3918                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3919                                         classzone_idx);
3920
3921                 /* Read the new order and classzone_idx */
3922                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3923                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3924                 pgdat->kswapd_order = 0;
3925                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3926
3927                 ret = try_to_freeze();
3928                 if (kthread_should_stop())
3929                         break;
3930
3931                 /*
3932                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3933                  * after returning from the refrigerator
3934                  */
3935                 if (ret)
3936                         continue;
3937
3938                 /*
3939                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3940                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3941                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3942                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3943                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3944                  * request (alloc_order).
3945                  */
3946                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3947                                                 alloc_order);
3948                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3949                 if (reclaim_order < alloc_order)
3950                         goto kswapd_try_sleep;
3951         }
3952
3953         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3954
3955         return 0;
3956 }
3957
3958 /*
3959  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3960  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3961  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3962  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3963  * needed.
3964  */
3965 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3966                    enum zone_type classzone_idx)
3967 {
3968         pg_data_t *pgdat;
3969
3970         if (!managed_zone(zone))
3971                 return;
3972
3973         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3974                 return;
3975         pgdat = zone->zone_pgdat;
3976
3977         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3978                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3979         else
3980                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3981                                                   classzone_idx);
3982         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3983         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3984                 return;
3985
3986         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3987         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3988             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3989              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3990                 /*
3991                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3992                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3993                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3994                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3995                  * ratelimit its work.
3996                  */
3997                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3998                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3999                 return;
4000         }
4001
4002         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
4003                                       gfp_flags);
4004         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4005 }
4006
4007 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4008 /*
4009  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4010  * freed pages.
4011  *
4012  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4013  * LRU order by reclaiming preferentially
4014  * inactive > active > active referenced > active mapped
4015  */
4016 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4017 {
4018         struct scan_control sc = {
4019                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4020                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4021                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4022                 .priority = DEF_PRIORITY,
4023                 .may_writepage = 1,
4024                 .may_unmap = 1,
4025                 .may_swap = 1,
4026                 .hibernation_mode = 1,
4027         };
4028         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4029         unsigned long nr_reclaimed;
4030         unsigned int noreclaim_flag;
4031
4032         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4033         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4034         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4035
4036         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4037
4038         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4039         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4040         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4041
4042         return nr_reclaimed;
4043 }
4044 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4045
4046 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4047    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4048    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4049    restore their cpu bindings. */
4050 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4051 {
4052         int nid;
4053
4054         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4055                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4056                 const struct cpumask *mask;
4057
4058                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4059
4060                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4061                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4062                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4063         }
4064         return 0;
4065 }
4066
4067 /*
4068  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4069  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4070  */
4071 int kswapd_run(int nid)
4072 {
4073         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4074         int ret = 0;
4075
4076         if (pgdat->kswapd)
4077                 return 0;
4078
4079         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4080         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4081                 /* failure at boot is fatal */
4082                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4083                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4084                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4085                 pgdat->kswapd = NULL;
4086         }
4087         return ret;
4088 }
4089
4090 /*
4091  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4092  * hold mem_hotplug_begin/end().
4093  */
4094 void kswapd_stop(int nid)
4095 {
4096         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4097
4098         if (kswapd) {
4099                 kthread_stop(kswapd);
4100                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4101         }
4102 }
4103
4104 static int __init kswapd_init(void)
4105 {
4106         int nid, ret;
4107
4108         swap_setup();
4109         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4110                 kswapd_run(nid);
4111         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4112                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4113                                         NULL);
4114         WARN_ON(ret < 0);
4115         return 0;
4116 }
4117
4118 module_init(kswapd_init)
4119
4120 #ifdef CONFIG_NUMA
4121 /*
4122  * Node reclaim mode
4123  *
4124  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4125  * the watermarks.
4126  */
4127 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4128
4129 #define RECLAIM_OFF 0
4130 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4131 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4132 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4133
4134 /*
4135  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4136  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4137  * a zone.
4138  */
4139 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4140
4141 /*
4142  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4143  * occur.
4144  */
4145 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4146
4147 /*
4148  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4149  * slab reclaim needs to occur.
4150  */
4151 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4152
4153 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4154 {
4155         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4156         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4157                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4158
4159         /*
4160          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4161          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4162          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4163          */
4164         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4165 }
4166
4167 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4168 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4169 {
4170         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4171         unsigned long delta = 0;
4172
4173         /*
4174          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4175          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4176          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4177          * a better estimate
4178          */
4179         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4180                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4181         else
4182                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4183
4184         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4185         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4186                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4187
4188         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4189         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4190                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4191
4192         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4193 }
4194
4195 /*
4196  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4197  */
4198 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4199 {
4200         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4201         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4202         struct task_struct *p = current;
4203         unsigned int noreclaim_flag;
4204         struct scan_control sc = {
4205                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4206                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4207                 .order = order,
4208                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4209                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4210                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4211                 .may_swap = 1,
4212                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4213         };
4214
4215         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4216                                            sc.gfp_mask);
4217
4218         cond_resched();
4219         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4220         /*
4221          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4222          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4223          * and RECLAIM_UNMAP.
4224          */
4225         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4226         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4227         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4228
4229         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4230                 /*
4231                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4232                  * priorities until we have enough memory freed.
4233                  */
4234                 do {
4235                         shrink_node(pgdat, &sc);
4236                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4237         }
4238
4239         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4240         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4241         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4242         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4243
4244         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4245
4246         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4247 }
4248
4249 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4250 {
4251         int ret;
4252
4253         /*
4254          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4255          * slab pages if we are over the defined limits.
4256          *
4257          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4258          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4259          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4260          * if less than a specified percentage of the node is used by
4261          * unmapped file backed pages.
4262          */
4263         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4264             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4265                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4266
4267         /*
4268          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4269          */
4270         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4271                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4272
4273         /*
4274          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4275          * have associated processors. This will favor the local processor
4276          * over remote processors and spread off node memory allocations
4277          * as wide as possible.
4278          */
4279         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4280                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4281
4282         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4283                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4284
4285         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4286         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4287
4288         if (!ret)
4289                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4290
4291         return ret;
4292 }
4293 #endif
4294
4295 /*
4296  * page_evictable - test whether a page is evictable
4297  * @page: the page to test
4298  *
4299  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4300  * lists vs unevictable list.
4301  *
4302  * Reasons page might not be evictable:
4303  * (1) page's mapping marked unevictable
4304  * (2) page is part of an mlocked VMA
4305  *
4306  */
4307 int page_evictable(struct page *page)
4308 {
4309         int ret;
4310
4311         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4312         rcu_read_lock();
4313         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4314         rcu_read_unlock();
4315         return ret;
4316 }
4317
4318 /**
4319  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4320  * appropriate zone lru list
4321  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4322  *
4323  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4324  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4325  * should be only used for lru pages.
4326  */
4327 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4328 {
4329         struct lruvec *lruvec;
4330         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4331         int pgscanned = 0;
4332         int pgrescued = 0;
4333         int i;
4334
4335         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4336                 struct page *page = pvec->pages[i];
4337                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4338
4339                 pgscanned++;
4340                 if (pagepgdat != pgdat) {
4341                         if (pgdat)
4342                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4343                         pgdat = pagepgdat;
4344                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4345                 }
4346                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4347
4348                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4349                         continue;
4350
4351                 if (page_evictable(page)) {
4352                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4353
4354                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4355                         ClearPageUnevictable(page);
4356                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4357                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4358                         pgrescued++;
4359                 }
4360         }
4361
4362         if (pgdat) {
4363                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4364                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4365                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4366         }
4367 }
4368 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);