]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/vmscan.c
Merge branch 'for-4.11' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj/cgroup
[karo-tx-linux.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49 #include <linux/dax.h>
50
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/div64.h>
53
54 #include <linux/swapops.h>
55 #include <linux/balloon_compaction.h>
56
57 #include "internal.h"
58
59 #define CREATE_TRACE_POINTS
60 #include <trace/events/vmscan.h>
61
62 struct scan_control {
63         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
64         unsigned long nr_to_reclaim;
65
66         /* This context's GFP mask */
67         gfp_t gfp_mask;
68
69         /* Allocation order */
70         int order;
71
72         /*
73          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
74          * are scanned.
75          */
76         nodemask_t      *nodemask;
77
78         /*
79          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
80          * primary target of this reclaim invocation.
81          */
82         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
83
84         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
85         int priority;
86
87         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
88         enum zone_type reclaim_idx;
89
90         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
91         unsigned int may_writepage:1;
92
93         /* Can mapped pages be reclaimed? */
94         unsigned int may_unmap:1;
95
96         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
97         unsigned int may_swap:1;
98
99         /* Can cgroups be reclaimed below their normal consumption range? */
100         unsigned int may_thrash:1;
101
102         unsigned int hibernation_mode:1;
103
104         /* One of the zones is ready for compaction */
105         unsigned int compaction_ready:1;
106
107         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
108         unsigned long nr_scanned;
109
110         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
111         unsigned long nr_reclaimed;
112 };
113
114 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
115 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
116         do {                                                            \
117                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
118                         struct page *prev;                              \
119                                                                         \
120                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
121                         prefetch(&prev->_field);                        \
122                 }                                                       \
123         } while (0)
124 #else
125 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
126 #endif
127
128 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
129 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
130         do {                                                            \
131                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
132                         struct page *prev;                              \
133                                                                         \
134                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
135                         prefetchw(&prev->_field);                       \
136                 }                                                       \
137         } while (0)
138 #else
139 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
140 #endif
141
142 /*
143  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
144  */
145 int vm_swappiness = 60;
146 /*
147  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
148  * zones.
149  */
150 unsigned long vm_total_pages;
151
152 static LIST_HEAD(shrinker_list);
153 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
154
155 #ifdef CONFIG_MEMCG
156 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
157 {
158         return !sc->target_mem_cgroup;
159 }
160
161 /**
162  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
163  * @sc: scan_control in question
164  *
165  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
166  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
167  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
168  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
169  * allocation and configurability.
170  *
171  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
172  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
173  */
174 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
175 {
176         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
177
178         if (!memcg)
179                 return true;
180 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
181         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
182                 return true;
183 #endif
184         return false;
185 }
186 #else
187 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
188 {
189         return true;
190 }
191
192 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
193 {
194         return true;
195 }
196 #endif
197
198 /*
199  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
200  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
201  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
202  */
203 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
204 {
205         unsigned long nr;
206
207         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
208                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
209         if (get_nr_swap_pages() > 0)
210                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
211                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
212
213         return nr;
214 }
215
216 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
217 {
218         unsigned long nr;
219
220         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
221              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
222              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
223
224         if (get_nr_swap_pages() > 0)
225                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
226                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
227                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
228
229         return nr;
230 }
231
232 bool pgdat_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
233 {
234         return node_page_state_snapshot(pgdat, NR_PAGES_SCANNED) <
235                 pgdat_reclaimable_pages(pgdat) * 6;
236 }
237
238 /**
239  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
240  * @lruvec: lru vector
241  * @lru: lru to use
242  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
243  */
244 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
245 {
246         unsigned long lru_size;
247         int zid;
248
249         if (!mem_cgroup_disabled())
250                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
251         else
252                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
253
254         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
255                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
256                 unsigned long size;
257
258                 if (!managed_zone(zone))
259                         continue;
260
261                 if (!mem_cgroup_disabled())
262                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
263                 else
264                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
265                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
266                 lru_size -= min(size, lru_size);
267         }
268
269         return lru_size;
270
271 }
272
273 /*
274  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
275  */
276 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
277 {
278         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
279
280         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
281                 size *= nr_node_ids;
282
283         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
284         if (!shrinker->nr_deferred)
285                 return -ENOMEM;
286
287         down_write(&shrinker_rwsem);
288         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
289         up_write(&shrinker_rwsem);
290         return 0;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
293
294 /*
295  * Remove one
296  */
297 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
298 {
299         down_write(&shrinker_rwsem);
300         list_del(&shrinker->list);
301         up_write(&shrinker_rwsem);
302         kfree(shrinker->nr_deferred);
303 }
304 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
305
306 #define SHRINK_BATCH 128
307
308 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
309                                     struct shrinker *shrinker,
310                                     unsigned long nr_scanned,
311                                     unsigned long nr_eligible)
312 {
313         unsigned long freed = 0;
314         unsigned long long delta;
315         long total_scan;
316         long freeable;
317         long nr;
318         long new_nr;
319         int nid = shrinkctl->nid;
320         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
321                                           : SHRINK_BATCH;
322         long scanned = 0, next_deferred;
323
324         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
325         if (freeable == 0)
326                 return 0;
327
328         /*
329          * copy the current shrinker scan count into a local variable
330          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
331          * don't also do this scanning work.
332          */
333         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
334
335         total_scan = nr;
336         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
337         delta *= freeable;
338         do_div(delta, nr_eligible + 1);
339         total_scan += delta;
340         if (total_scan < 0) {
341                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
342                        shrinker->scan_objects, total_scan);
343                 total_scan = freeable;
344                 next_deferred = nr;
345         } else
346                 next_deferred = total_scan;
347
348         /*
349          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
350          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
351          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
352          * nr being built up so when a shrink that can do some work
353          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
354          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
355          * memory.
356          *
357          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
358          * a large delta change is calculated directly.
359          */
360         if (delta < freeable / 4)
361                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
362
363         /*
364          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
365          * never try to free more than twice the estimate number of
366          * freeable entries.
367          */
368         if (total_scan > freeable * 2)
369                 total_scan = freeable * 2;
370
371         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
372                                    nr_scanned, nr_eligible,
373                                    freeable, delta, total_scan);
374
375         /*
376          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
377          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
378          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
379          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
380          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
381          * objects spread over several slabs with usage less than the
382          * batch_size.
383          *
384          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
385          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
386          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
387          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
388          * possible.
389          */
390         while (total_scan >= batch_size ||
391                total_scan >= freeable) {
392                 unsigned long ret;
393                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
394
395                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
396                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
397                 if (ret == SHRINK_STOP)
398                         break;
399                 freed += ret;
400
401                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
402                 total_scan -= nr_to_scan;
403                 scanned += nr_to_scan;
404
405                 cond_resched();
406         }
407
408         if (next_deferred >= scanned)
409                 next_deferred -= scanned;
410         else
411                 next_deferred = 0;
412         /*
413          * move the unused scan count back into the shrinker in a
414          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
415          * scan, there is no need to do an update.
416          */
417         if (next_deferred > 0)
418                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
419                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
420         else
421                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
422
423         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
424         return freed;
425 }
426
427 /**
428  * shrink_slab - shrink slab caches
429  * @gfp_mask: allocation context
430  * @nid: node whose slab caches to target
431  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
432  * @nr_scanned: pressure numerator
433  * @nr_eligible: pressure denominator
434  *
435  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
436  *
437  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
438  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
439  *
440  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
441  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
442  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
443  * shrinkers are called.
444  *
445  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
446  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
447  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
448  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
449  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
450  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
451  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
452  *
453  * Returns the number of reclaimed slab objects.
454  */
455 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
456                                  struct mem_cgroup *memcg,
457                                  unsigned long nr_scanned,
458                                  unsigned long nr_eligible)
459 {
460         struct shrinker *shrinker;
461         unsigned long freed = 0;
462
463         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
464                 return 0;
465
466         if (nr_scanned == 0)
467                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
468
469         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
470                 /*
471                  * If we would return 0, our callers would understand that we
472                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
473                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
474                  * time.
475                  */
476                 freed = 1;
477                 goto out;
478         }
479
480         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
481                 struct shrink_control sc = {
482                         .gfp_mask = gfp_mask,
483                         .nid = nid,
484                         .memcg = memcg,
485                 };
486
487                 /*
488                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
489                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
490                  * passing NULL for memcg.
491                  */
492                 if (memcg_kmem_enabled() &&
493                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
494                         continue;
495
496                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
497                         sc.nid = 0;
498
499                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
500         }
501
502         up_read(&shrinker_rwsem);
503 out:
504         cond_resched();
505         return freed;
506 }
507
508 void drop_slab_node(int nid)
509 {
510         unsigned long freed;
511
512         do {
513                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
514
515                 freed = 0;
516                 do {
517                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg,
518                                              1000, 1000);
519                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
520         } while (freed > 10);
521 }
522
523 void drop_slab(void)
524 {
525         int nid;
526
527         for_each_online_node(nid)
528                 drop_slab_node(nid);
529 }
530
531 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
532 {
533         /*
534          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
535          * that isolated the page, the page cache radix tree and
536          * optional buffer heads at page->private.
537          */
538         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
539 }
540
541 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
542 {
543         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
544                 return 1;
545         if (!inode_write_congested(inode))
546                 return 1;
547         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
548                 return 1;
549         return 0;
550 }
551
552 /*
553  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
554  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
555  * fsync(), msync() or close().
556  *
557  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
558  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
559  * that page is locked, the mapping is pinned.
560  *
561  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
562  * __GFP_FS.
563  */
564 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
565                                 struct page *page, int error)
566 {
567         lock_page(page);
568         if (page_mapping(page) == mapping)
569                 mapping_set_error(mapping, error);
570         unlock_page(page);
571 }
572
573 /* possible outcome of pageout() */
574 typedef enum {
575         /* failed to write page out, page is locked */
576         PAGE_KEEP,
577         /* move page to the active list, page is locked */
578         PAGE_ACTIVATE,
579         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
580         PAGE_SUCCESS,
581         /* page is clean and locked */
582         PAGE_CLEAN,
583 } pageout_t;
584
585 /*
586  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
587  * Calls ->writepage().
588  */
589 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
590                          struct scan_control *sc)
591 {
592         /*
593          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
594          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
595          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
596          * stalls if we need to run get_block().  We could test
597          * PagePrivate for that.
598          *
599          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
600          * this page's queue, we can perform writeback even if that
601          * will block.
602          *
603          * If the page is swapcache, write it back even if that would
604          * block, for some throttling. This happens by accident, because
605          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
606          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
607          */
608         if (!is_page_cache_freeable(page))
609                 return PAGE_KEEP;
610         if (!mapping) {
611                 /*
612                  * Some data journaling orphaned pages can have
613                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
614                  */
615                 if (page_has_private(page)) {
616                         if (try_to_free_buffers(page)) {
617                                 ClearPageDirty(page);
618                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
619                                 return PAGE_CLEAN;
620                         }
621                 }
622                 return PAGE_KEEP;
623         }
624         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
625                 return PAGE_ACTIVATE;
626         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
627                 return PAGE_KEEP;
628
629         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
630                 int res;
631                 struct writeback_control wbc = {
632                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
633                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
634                         .range_start = 0,
635                         .range_end = LLONG_MAX,
636                         .for_reclaim = 1,
637                 };
638
639                 SetPageReclaim(page);
640                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
641                 if (res < 0)
642                         handle_write_error(mapping, page, res);
643                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
644                         ClearPageReclaim(page);
645                         return PAGE_ACTIVATE;
646                 }
647
648                 if (!PageWriteback(page)) {
649                         /* synchronous write or broken a_ops? */
650                         ClearPageReclaim(page);
651                 }
652                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
653                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
654                 return PAGE_SUCCESS;
655         }
656
657         return PAGE_CLEAN;
658 }
659
660 /*
661  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
662  * gets returned with a refcount of 0.
663  */
664 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
665                             bool reclaimed)
666 {
667         unsigned long flags;
668
669         BUG_ON(!PageLocked(page));
670         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
671
672         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
673         /*
674          * The non racy check for a busy page.
675          *
676          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
677          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
678          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
679          * here, then the following race may occur:
680          *
681          * get_user_pages(&page);
682          * [user mapping goes away]
683          * write_to(page);
684          *                              !PageDirty(page)    [good]
685          * SetPageDirty(page);
686          * put_page(page);
687          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
688          *
689          * [oops, our write_to data is lost]
690          *
691          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
692          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
693          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
694          *
695          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
696          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
697          */
698         if (!page_ref_freeze(page, 2))
699                 goto cannot_free;
700         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
701         if (unlikely(PageDirty(page))) {
702                 page_ref_unfreeze(page, 2);
703                 goto cannot_free;
704         }
705
706         if (PageSwapCache(page)) {
707                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
708                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
709                 __delete_from_swap_cache(page);
710                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
711                 swapcache_free(swap);
712         } else {
713                 void (*freepage)(struct page *);
714                 void *shadow = NULL;
715
716                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
717                 /*
718                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
719                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
720                  *
721                  * But don't store shadows in an address space that is
722                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
723                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
724                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
725                  * back.
726                  *
727                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
728                  * only page cache pages found in these are zero pages
729                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
730                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
731                  * same page_tree.
732                  */
733                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
734                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
735                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
736                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
737                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
738
739                 if (freepage != NULL)
740                         freepage(page);
741         }
742
743         return 1;
744
745 cannot_free:
746         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
747         return 0;
748 }
749
750 /*
751  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
752  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
753  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
754  * this page.
755  */
756 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
757 {
758         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
759                 /*
760                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
761                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
762                  * atomic operation.
763                  */
764                 page_ref_unfreeze(page, 1);
765                 return 1;
766         }
767         return 0;
768 }
769
770 /**
771  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
772  * @page: page to be put back to appropriate lru list
773  *
774  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
775  * Page may still be unevictable for other reasons.
776  *
777  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
778  */
779 void putback_lru_page(struct page *page)
780 {
781         bool is_unevictable;
782         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
783
784         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
785
786 redo:
787         ClearPageUnevictable(page);
788
789         if (page_evictable(page)) {
790                 /*
791                  * For evictable pages, we can use the cache.
792                  * In event of a race, worst case is we end up with an
793                  * unevictable page on [in]active list.
794                  * We know how to handle that.
795                  */
796                 is_unevictable = false;
797                 lru_cache_add(page);
798         } else {
799                 /*
800                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
801                  * list.
802                  */
803                 is_unevictable = true;
804                 add_page_to_unevictable_list(page);
805                 /*
806                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
807                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
808                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
809                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
810                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
811                  * the page back to the evictable list.
812                  *
813                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
814                  */
815                 smp_mb();
816         }
817
818         /*
819          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
820          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
821          * check after we added it to the list, again.
822          */
823         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
824                 if (!isolate_lru_page(page)) {
825                         put_page(page);
826                         goto redo;
827                 }
828                 /* This means someone else dropped this page from LRU
829                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
830                  * nothing to do here.
831                  */
832         }
833
834         if (was_unevictable && !is_unevictable)
835                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
836         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
837                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
838
839         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
840 }
841
842 enum page_references {
843         PAGEREF_RECLAIM,
844         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
845         PAGEREF_KEEP,
846         PAGEREF_ACTIVATE,
847 };
848
849 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
850                                                   struct scan_control *sc)
851 {
852         int referenced_ptes, referenced_page;
853         unsigned long vm_flags;
854
855         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
856                                           &vm_flags);
857         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
858
859         /*
860          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
861          * move the page to the unevictable list.
862          */
863         if (vm_flags & VM_LOCKED)
864                 return PAGEREF_RECLAIM;
865
866         if (referenced_ptes) {
867                 if (PageSwapBacked(page))
868                         return PAGEREF_ACTIVATE;
869                 /*
870                  * All mapped pages start out with page table
871                  * references from the instantiating fault, so we need
872                  * to look twice if a mapped file page is used more
873                  * than once.
874                  *
875                  * Mark it and spare it for another trip around the
876                  * inactive list.  Another page table reference will
877                  * lead to its activation.
878                  *
879                  * Note: the mark is set for activated pages as well
880                  * so that recently deactivated but used pages are
881                  * quickly recovered.
882                  */
883                 SetPageReferenced(page);
884
885                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
886                         return PAGEREF_ACTIVATE;
887
888                 /*
889                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
890                  */
891                 if (vm_flags & VM_EXEC)
892                         return PAGEREF_ACTIVATE;
893
894                 return PAGEREF_KEEP;
895         }
896
897         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
898         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
899                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
900
901         return PAGEREF_RECLAIM;
902 }
903
904 /* Check if a page is dirty or under writeback */
905 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
906                                        bool *dirty, bool *writeback)
907 {
908         struct address_space *mapping;
909
910         /*
911          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
912          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
913          */
914         if (!page_is_file_cache(page)) {
915                 *dirty = false;
916                 *writeback = false;
917                 return;
918         }
919
920         /* By default assume that the page flags are accurate */
921         *dirty = PageDirty(page);
922         *writeback = PageWriteback(page);
923
924         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
925         if (!page_has_private(page))
926                 return;
927
928         mapping = page_mapping(page);
929         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
930                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
931 }
932
933 struct reclaim_stat {
934         unsigned nr_dirty;
935         unsigned nr_unqueued_dirty;
936         unsigned nr_congested;
937         unsigned nr_writeback;
938         unsigned nr_immediate;
939         unsigned nr_activate;
940         unsigned nr_ref_keep;
941         unsigned nr_unmap_fail;
942 };
943
944 /*
945  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
946  */
947 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
948                                       struct pglist_data *pgdat,
949                                       struct scan_control *sc,
950                                       enum ttu_flags ttu_flags,
951                                       struct reclaim_stat *stat,
952                                       bool force_reclaim)
953 {
954         LIST_HEAD(ret_pages);
955         LIST_HEAD(free_pages);
956         int pgactivate = 0;
957         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
958         unsigned nr_dirty = 0;
959         unsigned nr_congested = 0;
960         unsigned nr_reclaimed = 0;
961         unsigned nr_writeback = 0;
962         unsigned nr_immediate = 0;
963         unsigned nr_ref_keep = 0;
964         unsigned nr_unmap_fail = 0;
965
966         cond_resched();
967
968         while (!list_empty(page_list)) {
969                 struct address_space *mapping;
970                 struct page *page;
971                 int may_enter_fs;
972                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
973                 bool dirty, writeback;
974                 bool lazyfree = false;
975                 int ret = SWAP_SUCCESS;
976
977                 cond_resched();
978
979                 page = lru_to_page(page_list);
980                 list_del(&page->lru);
981
982                 if (!trylock_page(page))
983                         goto keep;
984
985                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
986
987                 sc->nr_scanned++;
988
989                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
990                         goto cull_mlocked;
991
992                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
993                         goto keep_locked;
994
995                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
996                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
997                         sc->nr_scanned++;
998
999                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1000                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1001
1002                 /*
1003                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
1004                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1005                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1006                  * is all dirty unqueued pages.
1007                  */
1008                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1009                 if (dirty || writeback)
1010                         nr_dirty++;
1011
1012                 if (dirty && !writeback)
1013                         nr_unqueued_dirty++;
1014
1015                 /*
1016                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1017                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1018                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1019                  * end of the LRU a second time.
1020                  */
1021                 mapping = page_mapping(page);
1022                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1023                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1024                     (writeback && PageReclaim(page)))
1025                         nr_congested++;
1026
1027                 /*
1028                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1029                  * are three cases to consider.
1030                  *
1031                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1032                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1033                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1034                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1035                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1036                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1037                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1038                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1039                  *    caller can stall after page list has been processed.
1040                  *
1041                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1042                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1043                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1044                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1045                  *    reclaim and continue scanning.
1046                  *
1047                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1048                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1049                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1050                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1051                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1052                  *    would probably show more reasons.
1053                  *
1054                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1055                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1056                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1057                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1058                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1059                  *
1060                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1061                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1062                  * inactive list and refilling from the active list. The
1063                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1064                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1065                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1066                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1067                  * takes to write them to disk.
1068                  */
1069                 if (PageWriteback(page)) {
1070                         /* Case 1 above */
1071                         if (current_is_kswapd() &&
1072                             PageReclaim(page) &&
1073                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1074                                 nr_immediate++;
1075                                 goto activate_locked;
1076
1077                         /* Case 2 above */
1078                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1079                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1080                                 /*
1081                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1082                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1083                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1084                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1085                                  * enough to care.  What we do want is for this
1086                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1087                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1088                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1089                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1090                                  */
1091                                 SetPageReclaim(page);
1092                                 nr_writeback++;
1093                                 goto activate_locked;
1094
1095                         /* Case 3 above */
1096                         } else {
1097                                 unlock_page(page);
1098                                 wait_on_page_writeback(page);
1099                                 /* then go back and try same page again */
1100                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1101                                 continue;
1102                         }
1103                 }
1104
1105                 if (!force_reclaim)
1106                         references = page_check_references(page, sc);
1107
1108                 switch (references) {
1109                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1110                         goto activate_locked;
1111                 case PAGEREF_KEEP:
1112                         nr_ref_keep++;
1113                         goto keep_locked;
1114                 case PAGEREF_RECLAIM:
1115                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1116                         ; /* try to reclaim the page below */
1117                 }
1118
1119                 /*
1120                  * Anonymous process memory has backing store?
1121                  * Try to allocate it some swap space here.
1122                  */
1123                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
1124                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1125                                 goto keep_locked;
1126                         if (!add_to_swap(page, page_list))
1127                                 goto activate_locked;
1128                         lazyfree = true;
1129                         may_enter_fs = 1;
1130
1131                         /* Adding to swap updated mapping */
1132                         mapping = page_mapping(page);
1133                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1134                         /* Split file THP */
1135                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1136                                 goto keep_locked;
1137                 }
1138
1139                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(page), page);
1140
1141                 /*
1142                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1143                  * processes. Try to unmap it here.
1144                  */
1145                 if (page_mapped(page) && mapping) {
1146                         switch (ret = try_to_unmap(page, lazyfree ?
1147                                 (ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH | TTU_LZFREE) :
1148                                 (ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH))) {
1149                         case SWAP_FAIL:
1150                                 nr_unmap_fail++;
1151                                 goto activate_locked;
1152                         case SWAP_AGAIN:
1153                                 goto keep_locked;
1154                         case SWAP_MLOCK:
1155                                 goto cull_mlocked;
1156                         case SWAP_LZFREE:
1157                                 goto lazyfree;
1158                         case SWAP_SUCCESS:
1159                                 ; /* try to free the page below */
1160                         }
1161                 }
1162
1163                 if (PageDirty(page)) {
1164                         /*
1165                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1166                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1167                          * injecting inefficient single-page IO into
1168                          * flusher writeback as much as possible: only
1169                          * write pages when we've encountered many
1170                          * dirty pages, and when we've already scanned
1171                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1172                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1173                          */
1174                         if (page_is_file_cache(page) &&
1175                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1176                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1177                                 /*
1178                                  * Immediately reclaim when written back.
1179                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1180                                  * except we already have the page isolated
1181                                  * and know it's dirty
1182                                  */
1183                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1184                                 SetPageReclaim(page);
1185
1186                                 goto activate_locked;
1187                         }
1188
1189                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1190                                 goto keep_locked;
1191                         if (!may_enter_fs)
1192                                 goto keep_locked;
1193                         if (!sc->may_writepage)
1194                                 goto keep_locked;
1195
1196                         /*
1197                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1198                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1199                          * starts and then write it out here.
1200                          */
1201                         try_to_unmap_flush_dirty();
1202                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1203                         case PAGE_KEEP:
1204                                 goto keep_locked;
1205                         case PAGE_ACTIVATE:
1206                                 goto activate_locked;
1207                         case PAGE_SUCCESS:
1208                                 if (PageWriteback(page))
1209                                         goto keep;
1210                                 if (PageDirty(page))
1211                                         goto keep;
1212
1213                                 /*
1214                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1215                                  * ahead and try to reclaim the page.
1216                                  */
1217                                 if (!trylock_page(page))
1218                                         goto keep;
1219                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1220                                         goto keep_locked;
1221                                 mapping = page_mapping(page);
1222                         case PAGE_CLEAN:
1223                                 ; /* try to free the page below */
1224                         }
1225                 }
1226
1227                 /*
1228                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1229                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1230                  * the page as well.
1231                  *
1232                  * We do this even if the page is PageDirty().
1233                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1234                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1235                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1236                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1237                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1238                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1239                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1240                  *
1241                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1242                  * the pages which were not successfully invalidated in
1243                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1244                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1245                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1246                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1247                  */
1248                 if (page_has_private(page)) {
1249                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1250                                 goto activate_locked;
1251                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1252                                 unlock_page(page);
1253                                 if (put_page_testzero(page))
1254                                         goto free_it;
1255                                 else {
1256                                         /*
1257                                          * rare race with speculative reference.
1258                                          * the speculative reference will free
1259                                          * this page shortly, so we may
1260                                          * increment nr_reclaimed here (and
1261                                          * leave it off the LRU).
1262                                          */
1263                                         nr_reclaimed++;
1264                                         continue;
1265                                 }
1266                         }
1267                 }
1268
1269 lazyfree:
1270                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1271                         goto keep_locked;
1272
1273                 /*
1274                  * At this point, we have no other references and there is
1275                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1276                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1277                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1278                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1279                  */
1280                 __ClearPageLocked(page);
1281 free_it:
1282                 if (ret == SWAP_LZFREE)
1283                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1284
1285                 nr_reclaimed++;
1286
1287                 /*
1288                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1289                  * appear not as the counts should be low
1290                  */
1291                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1292                 continue;
1293
1294 cull_mlocked:
1295                 if (PageSwapCache(page))
1296                         try_to_free_swap(page);
1297                 unlock_page(page);
1298                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1299                 continue;
1300
1301 activate_locked:
1302                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1303                 if (PageSwapCache(page) && mem_cgroup_swap_full(page))
1304                         try_to_free_swap(page);
1305                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1306                 SetPageActive(page);
1307                 pgactivate++;
1308 keep_locked:
1309                 unlock_page(page);
1310 keep:
1311                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1312                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1313         }
1314
1315         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1316         try_to_unmap_flush();
1317         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1318
1319         list_splice(&ret_pages, page_list);
1320         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1321
1322         if (stat) {
1323                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1324                 stat->nr_congested = nr_congested;
1325                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1326                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1327                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1328                 stat->nr_activate = pgactivate;
1329                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1330                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1331         }
1332         return nr_reclaimed;
1333 }
1334
1335 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1336                                             struct list_head *page_list)
1337 {
1338         struct scan_control sc = {
1339                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1340                 .priority = DEF_PRIORITY,
1341                 .may_unmap = 1,
1342         };
1343         unsigned long ret;
1344         struct page *page, *next;
1345         LIST_HEAD(clean_pages);
1346
1347         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1348                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1349                     !__PageMovable(page)) {
1350                         ClearPageActive(page);
1351                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1352                 }
1353         }
1354
1355         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1356                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1357         list_splice(&clean_pages, page_list);
1358         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1359         return ret;
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1364  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1365  * freed elsewhere are also ignored.
1366  *
1367  * page:        page to consider
1368  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1369  *
1370  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1371  */
1372 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1373 {
1374         int ret = -EINVAL;
1375
1376         /* Only take pages on the LRU. */
1377         if (!PageLRU(page))
1378                 return ret;
1379
1380         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1381         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1382                 return ret;
1383
1384         ret = -EBUSY;
1385
1386         /*
1387          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1388          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1389          * blocking - clean pages for the most part.
1390          *
1391          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1392          * that it is possible to migrate without blocking
1393          */
1394         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1395                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1396                 if (PageWriteback(page))
1397                         return ret;
1398
1399                 if (PageDirty(page)) {
1400                         struct address_space *mapping;
1401
1402                         /*
1403                          * Only pages without mappings or that have a
1404                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1405                          * without blocking
1406                          */
1407                         mapping = page_mapping(page);
1408                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1409                                 return ret;
1410                 }
1411         }
1412
1413         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1414                 return ret;
1415
1416         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1417                 /*
1418                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1419                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1420                  * page release code relies on it.
1421                  */
1422                 ClearPageLRU(page);
1423                 ret = 0;
1424         }
1425
1426         return ret;
1427 }
1428
1429
1430 /*
1431  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1432  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1433  */
1434 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1435                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1436 {
1437         int zid;
1438
1439         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1440                 if (!nr_zone_taken[zid])
1441                         continue;
1442
1443                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1444 #ifdef CONFIG_MEMCG
1445                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1446 #endif
1447         }
1448
1449 }
1450
1451 /*
1452  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1453  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1454  * and working on them outside the LRU lock.
1455  *
1456  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1457  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1458  *
1459  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1460  *
1461  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1462  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1463  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1464  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1465  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1466  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1467  * @lru:        LRU list id for isolating
1468  *
1469  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1470  */
1471 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1472                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1473                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1474                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1475 {
1476         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1477         unsigned long nr_taken = 0;
1478         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1479         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1480         unsigned long skipped = 0, total_skipped = 0;
1481         unsigned long scan, nr_pages;
1482         LIST_HEAD(pages_skipped);
1483
1484         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan &&
1485                                         !list_empty(src);) {
1486                 struct page *page;
1487
1488                 page = lru_to_page(src);
1489                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1490
1491                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1492
1493                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1494                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1495                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1496                         continue;
1497                 }
1498
1499                 /*
1500                  * Account for scanned and skipped separetly to avoid the pgdat
1501                  * being prematurely marked unreclaimable by pgdat_reclaimable.
1502                  */
1503                 scan++;
1504
1505                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1506                 case 0:
1507                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1508                         nr_taken += nr_pages;
1509                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1510                         list_move(&page->lru, dst);
1511                         break;
1512
1513                 case -EBUSY:
1514                         /* else it is being freed elsewhere */
1515                         list_move(&page->lru, src);
1516                         continue;
1517
1518                 default:
1519                         BUG();
1520                 }
1521         }
1522
1523         /*
1524          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1525          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1526          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1527          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1528          * system at risk of premature OOM.
1529          */
1530         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1531                 int zid;
1532
1533                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1534                         if (!nr_skipped[zid])
1535                                 continue;
1536
1537                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1538                         skipped += nr_skipped[zid];
1539                 }
1540
1541                 /*
1542                  * Account skipped pages as a partial scan as the pgdat may be
1543                  * close to unreclaimable. If the LRU list is empty, account
1544                  * skipped pages as a full scan.
1545                  */
1546                 total_skipped = list_empty(src) ? skipped : skipped >> 2;
1547
1548                 list_splice(&pages_skipped, src);
1549         }
1550         *nr_scanned = scan + total_skipped;
1551         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1552                                     scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1553         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1554         return nr_taken;
1555 }
1556
1557 /**
1558  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1559  * @page: page to isolate from its LRU list
1560  *
1561  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1562  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1563  *
1564  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1565  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1566  *
1567  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1568  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1569  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1570  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1571  *
1572  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1573  * found will be decremented.
1574  *
1575  * Restrictions:
1576  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1577  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1578  *     without a stable reference).
1579  * (2) the lru_lock must not be held.
1580  * (3) interrupts must be enabled.
1581  */
1582 int isolate_lru_page(struct page *page)
1583 {
1584         int ret = -EBUSY;
1585
1586         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1587         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1588
1589         if (PageLRU(page)) {
1590                 struct zone *zone = page_zone(page);
1591                 struct lruvec *lruvec;
1592
1593                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1594                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1595                 if (PageLRU(page)) {
1596                         int lru = page_lru(page);
1597                         get_page(page);
1598                         ClearPageLRU(page);
1599                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1600                         ret = 0;
1601                 }
1602                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1603         }
1604         return ret;
1605 }
1606
1607 /*
1608  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1609  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1610  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1611  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1612  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1613  */
1614 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1615                 struct scan_control *sc)
1616 {
1617         unsigned long inactive, isolated;
1618
1619         if (current_is_kswapd())
1620                 return 0;
1621
1622         if (!sane_reclaim(sc))
1623                 return 0;
1624
1625         if (file) {
1626                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1627                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1628         } else {
1629                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1630                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1631         }
1632
1633         /*
1634          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1635          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1636          * deadlock.
1637          */
1638         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1639                 inactive >>= 3;
1640
1641         return isolated > inactive;
1642 }
1643
1644 static noinline_for_stack void
1645 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1646 {
1647         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1648         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1649         LIST_HEAD(pages_to_free);
1650
1651         /*
1652          * Put back any unfreeable pages.
1653          */
1654         while (!list_empty(page_list)) {
1655                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1656                 int lru;
1657
1658                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1659                 list_del(&page->lru);
1660                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1661                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1662                         putback_lru_page(page);
1663                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1664                         continue;
1665                 }
1666
1667                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1668
1669                 SetPageLRU(page);
1670                 lru = page_lru(page);
1671                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1672
1673                 if (is_active_lru(lru)) {
1674                         int file = is_file_lru(lru);
1675                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1676                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1677                 }
1678                 if (put_page_testzero(page)) {
1679                         __ClearPageLRU(page);
1680                         __ClearPageActive(page);
1681                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1682
1683                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1684                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1685                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1686                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1687                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1688                         } else
1689                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1690                 }
1691         }
1692
1693         /*
1694          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1695          */
1696         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1697 }
1698
1699 /*
1700  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1701  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1702  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1703  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1704  */
1705 static int current_may_throttle(void)
1706 {
1707         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1708                 current->backing_dev_info == NULL ||
1709                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1710 }
1711
1712 /*
1713  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1714  * of reclaimed pages
1715  */
1716 static noinline_for_stack unsigned long
1717 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1718                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1719 {
1720         LIST_HEAD(page_list);
1721         unsigned long nr_scanned;
1722         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1723         unsigned long nr_taken;
1724         struct reclaim_stat stat = {};
1725         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1726         int file = is_file_lru(lru);
1727         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1728         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1729
1730         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1731                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1732
1733                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1734                 if (fatal_signal_pending(current))
1735                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1736         }
1737
1738         lru_add_drain();
1739
1740         if (!sc->may_unmap)
1741                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1742
1743         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1744
1745         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1746                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1747
1748         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1749         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1750
1751         if (global_reclaim(sc)) {
1752                 __mod_node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1753                 if (current_is_kswapd())
1754                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1755                 else
1756                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1757         }
1758         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1759
1760         if (nr_taken == 0)
1761                 return 0;
1762
1763         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, TTU_UNMAP,
1764                                 &stat, false);
1765
1766         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1767
1768         if (global_reclaim(sc)) {
1769                 if (current_is_kswapd())
1770                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1771                 else
1772                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1773         }
1774
1775         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1776
1777         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1778
1779         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1780
1781         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1782         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1783
1784         /*
1785          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1786          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1787          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1788          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1789          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1790          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1791          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1792          * same way balance_dirty_pages() manages.
1793          *
1794          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1795          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1796          * are encountered in the nr_immediate check below.
1797          */
1798         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1799                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1800
1801         /*
1802          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1803          * stalling here.
1804          */
1805         if (sane_reclaim(sc)) {
1806                 /*
1807                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1808                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1809                  */
1810                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1811                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1812
1813                 /*
1814                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1815                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1816                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1817                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1818                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1819                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1820                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1821                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1822                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1823                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1824                  */
1825                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1826                         wakeup_flusher_threads(0, WB_REASON_VMSCAN);
1827                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1828                 }
1829
1830                 /*
1831                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1832                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1833                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1834                  * they are written so also forcibly stall.
1835                  */
1836                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1837                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1838         }
1839
1840         /*
1841          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1842          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1843          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1844          */
1845         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1846             current_may_throttle())
1847                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1848
1849         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1850                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1851                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1852                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1853                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1854                         stat.nr_unmap_fail,
1855                         sc->priority, file);
1856         return nr_reclaimed;
1857 }
1858
1859 /*
1860  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1861  *
1862  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1863  * processes, from rmap.
1864  *
1865  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1866  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1867  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1868  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1869  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1870  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1871  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1872  *
1873  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1874  * But we had to alter page->flags anyway.
1875  *
1876  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1877  */
1878
1879 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1880                                      struct list_head *list,
1881                                      struct list_head *pages_to_free,
1882                                      enum lru_list lru)
1883 {
1884         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1885         struct page *page;
1886         int nr_pages;
1887         int nr_moved = 0;
1888
1889         while (!list_empty(list)) {
1890                 page = lru_to_page(list);
1891                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1892
1893                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1894                 SetPageLRU(page);
1895
1896                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1897                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1898                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1899
1900                 if (put_page_testzero(page)) {
1901                         __ClearPageLRU(page);
1902                         __ClearPageActive(page);
1903                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1904
1905                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1906                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1907                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1908                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1909                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1910                         } else
1911                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1912                 } else {
1913                         nr_moved += nr_pages;
1914                 }
1915         }
1916
1917         if (!is_active_lru(lru))
1918                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1919
1920         return nr_moved;
1921 }
1922
1923 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1924                                struct lruvec *lruvec,
1925                                struct scan_control *sc,
1926                                enum lru_list lru)
1927 {
1928         unsigned long nr_taken;
1929         unsigned long nr_scanned;
1930         unsigned long vm_flags;
1931         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1932         LIST_HEAD(l_active);
1933         LIST_HEAD(l_inactive);
1934         struct page *page;
1935         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1936         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1937         unsigned nr_rotated = 0;
1938         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1939         int file = is_file_lru(lru);
1940         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1941
1942         lru_add_drain();
1943
1944         if (!sc->may_unmap)
1945                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1946
1947         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1948
1949         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1950                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1951
1952         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1953         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1954
1955         if (global_reclaim(sc))
1956                 __mod_node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1957         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1958
1959         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1960
1961         while (!list_empty(&l_hold)) {
1962                 cond_resched();
1963                 page = lru_to_page(&l_hold);
1964                 list_del(&page->lru);
1965
1966                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1967                         putback_lru_page(page);
1968                         continue;
1969                 }
1970
1971                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1972                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1973                                 if (page_has_private(page))
1974                                         try_to_release_page(page, 0);
1975                                 unlock_page(page);
1976                         }
1977                 }
1978
1979                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1980                                     &vm_flags)) {
1981                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1982                         /*
1983                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1984                          * give them one more trip around the active list. So
1985                          * that executable code get better chances to stay in
1986                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1987                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1988                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1989                          * so we ignore them here.
1990                          */
1991                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1992                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1993                                 continue;
1994                         }
1995                 }
1996
1997                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1998                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1999         }
2000
2001         /*
2002          * Move pages back to the lru list.
2003          */
2004         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2005         /*
2006          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2007          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2008          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2009          * get_scan_count.
2010          */
2011         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2012
2013         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2014         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2015         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2016         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2017
2018         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2019         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
2020         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2021                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2022 }
2023
2024 /*
2025  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2026  * to do too much work.
2027  *
2028  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2029  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2030  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2031  *
2032  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2033  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2034  *
2035  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2036  * on this LRU, maintained by the pageout code. A zone->inactive_ratio
2037  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2038  *
2039  * total     target    max
2040  * memory    ratio     inactive
2041  * -------------------------------------
2042  *   10MB       1         5MB
2043  *  100MB       1        50MB
2044  *    1GB       3       250MB
2045  *   10GB      10       0.9GB
2046  *  100GB      31         3GB
2047  *    1TB     101        10GB
2048  *   10TB     320        32GB
2049  */
2050 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2051                                                 struct scan_control *sc, bool trace)
2052 {
2053         unsigned long inactive_ratio;
2054         unsigned long inactive, active;
2055         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2056         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2057         unsigned long gb;
2058
2059         /*
2060          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2061          * is pointless.
2062          */
2063         if (!file && !total_swap_pages)
2064                 return false;
2065
2066         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2067         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2068
2069         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2070         if (gb)
2071                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2072         else
2073                 inactive_ratio = 1;
2074
2075         if (trace)
2076                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(lruvec_pgdat(lruvec)->node_id,
2077                                 sc->reclaim_idx,
2078                                 lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2079                                 lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2080                                 inactive_ratio, file);
2081
2082         return inactive * inactive_ratio < active;
2083 }
2084
2085 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2086                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2087 {
2088         if (is_active_lru(lru)) {
2089                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2090                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2091                 return 0;
2092         }
2093
2094         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2095 }
2096
2097 enum scan_balance {
2098         SCAN_EQUAL,
2099         SCAN_FRACT,
2100         SCAN_ANON,
2101         SCAN_FILE,
2102 };
2103
2104 /*
2105  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2106  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2107  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2108  * onto the active list instead of evict.
2109  *
2110  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2111  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2112  */
2113 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2114                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2115                            unsigned long *lru_pages)
2116 {
2117         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2118         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2119         u64 fraction[2];
2120         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2121         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2122         unsigned long anon_prio, file_prio;
2123         enum scan_balance scan_balance;
2124         unsigned long anon, file;
2125         bool force_scan = false;
2126         unsigned long ap, fp;
2127         enum lru_list lru;
2128         bool some_scanned;
2129         int pass;
2130
2131         /*
2132          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
2133          * results in no scanning on this priority and a potential
2134          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
2135          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
2136          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
2137          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
2138          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
2139          * well.
2140          */
2141         if (current_is_kswapd()) {
2142                 if (!pgdat_reclaimable(pgdat))
2143                         force_scan = true;
2144                 if (!mem_cgroup_online(memcg))
2145                         force_scan = true;
2146         }
2147         if (!global_reclaim(sc))
2148                 force_scan = true;
2149
2150         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2151         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2152                 scan_balance = SCAN_FILE;
2153                 goto out;
2154         }
2155
2156         /*
2157          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2158          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2159          * disable swapping for individual groups completely when
2160          * using the memory controller's swap limit feature would be
2161          * too expensive.
2162          */
2163         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2164                 scan_balance = SCAN_FILE;
2165                 goto out;
2166         }
2167
2168         /*
2169          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2170          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2171          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2172          */
2173         if (!sc->priority && swappiness) {
2174                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2175                 goto out;
2176         }
2177
2178         /*
2179          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2180          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2181          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2182          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2183          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2184          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2185          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2186          */
2187         if (global_reclaim(sc)) {
2188                 unsigned long pgdatfile;
2189                 unsigned long pgdatfree;
2190                 int z;
2191                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2192
2193                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2194                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2195                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2196
2197                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2198                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2199                         if (!managed_zone(zone))
2200                                 continue;
2201
2202                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2203                 }
2204
2205                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2206                         scan_balance = SCAN_ANON;
2207                         goto out;
2208                 }
2209         }
2210
2211         /*
2212          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2213          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2214          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2215          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2216          * Without the second condition we could end up never scanning an
2217          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2218          * system is under heavy pressure.
2219          */
2220         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2221             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2222                 scan_balance = SCAN_FILE;
2223                 goto out;
2224         }
2225
2226         scan_balance = SCAN_FRACT;
2227
2228         /*
2229          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2230          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2231          */
2232         anon_prio = swappiness;
2233         file_prio = 200 - anon_prio;
2234
2235         /*
2236          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2237          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2238          * ratios to determine how valuable each cache is.
2239          *
2240          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2241          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2242          * up weighing recent references more than old ones.
2243          *
2244          * anon in [0], file in [1]
2245          */
2246
2247         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2248                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2249         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2250                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2251
2252         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2253         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2254                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2255                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2256         }
2257
2258         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2259                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2260                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2261         }
2262
2263         /*
2264          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2265          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2266          * each list that were recently referenced and in active use.
2267          */
2268         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2269         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2270
2271         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2272         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2273         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2274
2275         fraction[0] = ap;
2276         fraction[1] = fp;
2277         denominator = ap + fp + 1;
2278 out:
2279         some_scanned = false;
2280         /* Only use force_scan on second pass. */
2281         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2282                 *lru_pages = 0;
2283                 for_each_evictable_lru(lru) {
2284                         int file = is_file_lru(lru);
2285                         unsigned long size;
2286                         unsigned long scan;
2287
2288                         size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2289                         scan = size >> sc->priority;
2290
2291                         if (!scan && pass && force_scan)
2292                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2293
2294                         switch (scan_balance) {
2295                         case SCAN_EQUAL:
2296                                 /* Scan lists relative to size */
2297                                 break;
2298                         case SCAN_FRACT:
2299                                 /*
2300                                  * Scan types proportional to swappiness and
2301                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2302                                  */
2303                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2304                                                         denominator);
2305                                 break;
2306                         case SCAN_FILE:
2307                         case SCAN_ANON:
2308                                 /* Scan one type exclusively */
2309                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2310                                         size = 0;
2311                                         scan = 0;
2312                                 }
2313                                 break;
2314                         default:
2315                                 /* Look ma, no brain */
2316                                 BUG();
2317                         }
2318
2319                         *lru_pages += size;
2320                         nr[lru] = scan;
2321
2322                         /*
2323                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2324                          * if we found something to scan.
2325                          */
2326                         some_scanned |= !!scan;
2327                 }
2328         }
2329 }
2330
2331 /*
2332  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2333  */
2334 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2335                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2336 {
2337         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2338         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2339         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2340         unsigned long nr_to_scan;
2341         enum lru_list lru;
2342         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2343         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2344         struct blk_plug plug;
2345         bool scan_adjusted;
2346
2347         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2348
2349         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2350         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2351
2352         /*
2353          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2354          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2355          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2356          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2357          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2358          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2359          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2360          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2361          * dropped to zero at the first pass.
2362          */
2363         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2364                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2365
2366         blk_start_plug(&plug);
2367         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2368                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2369                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2370                 unsigned long nr_scanned;
2371
2372                 for_each_evictable_lru(lru) {
2373                         if (nr[lru]) {
2374                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2375                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2376
2377                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2378                                                             lruvec, sc);
2379                         }
2380                 }
2381
2382                 cond_resched();
2383
2384                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2385                         continue;
2386
2387                 /*
2388                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2389                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2390                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2391                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2392                  * proportional to the original scan target.
2393                  */
2394                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2395                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2396
2397                 /*
2398                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2399                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2400                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2401                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2402                  */
2403                 if (!nr_file || !nr_anon)
2404                         break;
2405
2406                 if (nr_file > nr_anon) {
2407                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2408                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2409                         lru = LRU_BASE;
2410                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2411                 } else {
2412                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2413                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2414                         lru = LRU_FILE;
2415                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2416                 }
2417
2418                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2419                 nr[lru] = 0;
2420                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2421
2422                 /*
2423                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2424                  * scan target and the percentage scanning already complete
2425                  */
2426                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2427                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2428                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2429                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2430
2431                 lru += LRU_ACTIVE;
2432                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2433                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2434                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2435
2436                 scan_adjusted = true;
2437         }
2438         blk_finish_plug(&plug);
2439         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2440
2441         /*
2442          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2443          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2444          */
2445         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2446                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2447                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2448 }
2449
2450 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2451 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2452 {
2453         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2454                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2455                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2456                 return true;
2457
2458         return false;
2459 }
2460
2461 /*
2462  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2463  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2464  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2465  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2466  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2467  */
2468 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2469                                         unsigned long nr_reclaimed,
2470                                         unsigned long nr_scanned,
2471                                         struct scan_control *sc)
2472 {
2473         unsigned long pages_for_compaction;
2474         unsigned long inactive_lru_pages;
2475         int z;
2476
2477         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2478         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2479                 return false;
2480
2481         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2482         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2483                 /*
2484                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2485                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2486                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2487                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2488                  */
2489                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2490                         return false;
2491         } else {
2492                 /*
2493                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2494                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2495                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2496                  * pages that were scanned. This will return to the
2497                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2498                  * the resulting allocation attempt fails
2499                  */
2500                 if (!nr_reclaimed)
2501                         return false;
2502         }
2503
2504         /*
2505          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2506          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2507          */
2508         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2509         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2510         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2511                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2512         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2513                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2514                 return true;
2515
2516         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2517         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2518                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2519                 if (!managed_zone(zone))
2520                         continue;
2521
2522                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2523                 case COMPACT_SUCCESS:
2524                 case COMPACT_CONTINUE:
2525                         return false;
2526                 default:
2527                         /* check next zone */
2528                         ;
2529                 }
2530         }
2531         return true;
2532 }
2533
2534 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2535 {
2536         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2537         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2538         bool reclaimable = false;
2539
2540         do {
2541                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2542                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2543                         .pgdat = pgdat,
2544                         .priority = sc->priority,
2545                 };
2546                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2547                 struct mem_cgroup *memcg;
2548
2549                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2550                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2551
2552                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2553                 do {
2554                         unsigned long lru_pages;
2555                         unsigned long reclaimed;
2556                         unsigned long scanned;
2557
2558                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2559                                 if (!sc->may_thrash)
2560                                         continue;
2561                                 mem_cgroup_events(memcg, MEMCG_LOW, 1);
2562                         }
2563
2564                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2565                         scanned = sc->nr_scanned;
2566
2567                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2568                         node_lru_pages += lru_pages;
2569
2570                         if (memcg)
2571                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2572                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2573                                             lru_pages);
2574
2575                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2576                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2577                                    sc->nr_scanned - scanned,
2578                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2579
2580                         /*
2581                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2582                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2583                          * node.
2584                          *
2585                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2586                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2587                          * retry with decreasing priority if one round over the
2588                          * whole hierarchy is not sufficient.
2589                          */
2590                         if (!global_reclaim(sc) &&
2591                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2592                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2593                                 break;
2594                         }
2595                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2596
2597                 /*
2598                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2599                  * the eligible LRU pages were scanned.
2600                  */
2601                 if (global_reclaim(sc))
2602                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2603                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2604                                     node_lru_pages);
2605
2606                 if (reclaim_state) {
2607                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2608                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2609                 }
2610
2611                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2612                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2613                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2614                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2615
2616                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2617                         reclaimable = true;
2618
2619         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2620                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2621
2622         return reclaimable;
2623 }
2624
2625 /*
2626  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2627  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2628  * should reclaim first.
2629  */
2630 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2631 {
2632         unsigned long watermark;
2633         enum compact_result suitable;
2634
2635         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2636         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2637                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2638                 return true;
2639         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2640                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2641                 return false;
2642
2643         /*
2644          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2645          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2646          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2647          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2648          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2649          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2650          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2651          */
2652         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2653
2654         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2655 }
2656
2657 /*
2658  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2659  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2660  * request.
2661  *
2662  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2663  * scan then give up on it.
2664  */
2665 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2666 {
2667         struct zoneref *z;
2668         struct zone *zone;
2669         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2670         unsigned long nr_soft_scanned;
2671         gfp_t orig_mask;
2672         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2673
2674         /*
2675          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2676          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2677          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2678          */
2679         orig_mask = sc->gfp_mask;
2680         if (buffer_heads_over_limit) {
2681                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2682                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2683         }
2684
2685         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2686                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2687                 /*
2688                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2689                  * to global LRU.
2690                  */
2691                 if (global_reclaim(sc)) {
2692                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2693                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2694                                 continue;
2695
2696                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2697                             !pgdat_reclaimable(zone->zone_pgdat))
2698                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2699
2700                         /*
2701                          * If we already have plenty of memory free for
2702                          * compaction in this zone, don't free any more.
2703                          * Even though compaction is invoked for any
2704                          * non-zero order, only frequent costly order
2705                          * reclamation is disruptive enough to become a
2706                          * noticeable problem, like transparent huge
2707                          * page allocations.
2708                          */
2709                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2710                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2711                             compaction_ready(zone, sc)) {
2712                                 sc->compaction_ready = true;
2713                                 continue;
2714                         }
2715
2716                         /*
2717                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2718                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2719                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2720                          * the user prefers lower zones being preserved.
2721                          */
2722                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2723                                 continue;
2724
2725                         /*
2726                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2727                          * and returns the number of reclaimed pages and
2728                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2729                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2730                          */
2731                         nr_soft_scanned = 0;
2732                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2733                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2734                                                 &nr_soft_scanned);
2735                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2736                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2737                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2738                 }
2739
2740                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2741                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2742                         continue;
2743                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2744                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2745         }
2746
2747         /*
2748          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2749          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2750          */
2751         sc->gfp_mask = orig_mask;
2752 }
2753
2754 /*
2755  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2756  *
2757  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2758  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2759  *
2760  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2761  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2762  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2763  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2764  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2765  * work, and the allocation attempt will fail.
2766  *
2767  * returns:     0, if no pages reclaimed
2768  *              else, the number of pages reclaimed
2769  */
2770 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2771                                           struct scan_control *sc)
2772 {
2773         int initial_priority = sc->priority;
2774 retry:
2775         delayacct_freepages_start();
2776
2777         if (global_reclaim(sc))
2778                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2779
2780         do {
2781                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2782                                 sc->priority);
2783                 sc->nr_scanned = 0;
2784                 shrink_zones(zonelist, sc);
2785
2786                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2787                         break;
2788
2789                 if (sc->compaction_ready)
2790                         break;
2791
2792                 /*
2793                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2794                  * writepage even in laptop mode.
2795                  */
2796                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2797                         sc->may_writepage = 1;
2798         } while (--sc->priority >= 0);
2799
2800         delayacct_freepages_end();
2801
2802         if (sc->nr_reclaimed)
2803                 return sc->nr_reclaimed;
2804
2805         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2806         if (sc->compaction_ready)
2807                 return 1;
2808
2809         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2810         if (!sc->may_thrash) {
2811                 sc->priority = initial_priority;
2812                 sc->may_thrash = 1;
2813                 goto retry;
2814         }
2815
2816         return 0;
2817 }
2818
2819 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2820 {
2821         struct zone *zone;
2822         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2823         unsigned long free_pages = 0;
2824         int i;
2825         bool wmark_ok;
2826
2827         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2828                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2829                 if (!managed_zone(zone) ||
2830                     pgdat_reclaimable_pages(pgdat) == 0)
2831                         continue;
2832
2833                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2834                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2835         }
2836
2837         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2838         if (!pfmemalloc_reserve)
2839                 return true;
2840
2841         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2842
2843         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2844         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2845                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2846                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2847                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2848         }
2849
2850         return wmark_ok;
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2855  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2856  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2857  * when the low watermark is reached.
2858  *
2859  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2860  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2861  */
2862 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2863                                         nodemask_t *nodemask)
2864 {
2865         struct zoneref *z;
2866         struct zone *zone;
2867         pg_data_t *pgdat = NULL;
2868
2869         /*
2870          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2871          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2872          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2873          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2874          * processes to block on log_wait_commit().
2875          */
2876         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2877                 goto out;
2878
2879         /*
2880          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2881          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2882          */
2883         if (fatal_signal_pending(current))
2884                 goto out;
2885
2886         /*
2887          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2888          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2889          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2890          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2891          *
2892          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2893          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2894          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2895          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2896          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2897          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2898          * should make reasonable progress.
2899          */
2900         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2901                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2902                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2903                         continue;
2904
2905                 /* Throttle based on the first usable node */
2906                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2907                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2908                         goto out;
2909                 break;
2910         }
2911
2912         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2913         if (!pgdat)
2914                 goto out;
2915
2916         /* Account for the throttling */
2917         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2918
2919         /*
2920          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2921          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2922          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2923          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2924          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2925          * second before continuing.
2926          */
2927         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2928                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2929                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2930
2931                 goto check_pending;
2932         }
2933
2934         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2935         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2936                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2937
2938 check_pending:
2939         if (fatal_signal_pending(current))
2940                 return true;
2941
2942 out:
2943         return false;
2944 }
2945
2946 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2947                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2948 {
2949         unsigned long nr_reclaimed;
2950         struct scan_control sc = {
2951                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2952                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2953                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
2954                 .order = order,
2955                 .nodemask = nodemask,
2956                 .priority = DEF_PRIORITY,
2957                 .may_writepage = !laptop_mode,
2958                 .may_unmap = 1,
2959                 .may_swap = 1,
2960         };
2961
2962         /*
2963          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2964          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2965          * point.
2966          */
2967         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2968                 return 1;
2969
2970         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2971                                 sc.may_writepage,
2972                                 gfp_mask,
2973                                 sc.reclaim_idx);
2974
2975         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2976
2977         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2978
2979         return nr_reclaimed;
2980 }
2981
2982 #ifdef CONFIG_MEMCG
2983
2984 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
2985                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2986                                                 pg_data_t *pgdat,
2987                                                 unsigned long *nr_scanned)
2988 {
2989         struct scan_control sc = {
2990                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2991                 .target_mem_cgroup = memcg,
2992                 .may_writepage = !laptop_mode,
2993                 .may_unmap = 1,
2994                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
2995                 .may_swap = !noswap,
2996         };
2997         unsigned long lru_pages;
2998
2999         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3000                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3001
3002         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3003                                                       sc.may_writepage,
3004                                                       sc.gfp_mask,
3005                                                       sc.reclaim_idx);
3006
3007         /*
3008          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3009          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3010          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3011          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3012          * the priority and make it zero.
3013          */
3014         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3015
3016         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3017
3018         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3019         return sc.nr_reclaimed;
3020 }
3021
3022 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3023                                            unsigned long nr_pages,
3024                                            gfp_t gfp_mask,
3025                                            bool may_swap)
3026 {
3027         struct zonelist *zonelist;
3028         unsigned long nr_reclaimed;
3029         int nid;
3030         struct scan_control sc = {
3031                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3032                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3033                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3034                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3035                 .target_mem_cgroup = memcg,
3036                 .priority = DEF_PRIORITY,
3037                 .may_writepage = !laptop_mode,
3038                 .may_unmap = 1,
3039                 .may_swap = may_swap,
3040         };
3041
3042         /*
3043          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3044          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3045          * scan does not need to be the current node.
3046          */
3047         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3048
3049         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3050
3051         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3052                                             sc.may_writepage,
3053                                             sc.gfp_mask,
3054                                             sc.reclaim_idx);
3055
3056         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3057         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3058         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3059
3060         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3061
3062         return nr_reclaimed;
3063 }
3064 #endif
3065
3066 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3067                                 struct scan_control *sc)
3068 {
3069         struct mem_cgroup *memcg;
3070
3071         if (!total_swap_pages)
3072                 return;
3073
3074         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3075         do {
3076                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3077
3078                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3079                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3080                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3081
3082                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3083         } while (memcg);
3084 }
3085
3086 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order, int classzone_idx)
3087 {
3088         unsigned long mark = high_wmark_pages(zone);
3089
3090         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3091                 return false;
3092
3093         /*
3094          * If any eligible zone is balanced then the node is not considered
3095          * to be congested or dirty
3096          */
3097         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &zone->zone_pgdat->flags);
3098         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &zone->zone_pgdat->flags);
3099         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &zone->zone_pgdat->flags);
3100
3101         return true;
3102 }
3103
3104 /*
3105  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3106  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3107  *
3108  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3109  */
3110 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3111 {
3112         int i;
3113
3114         /*
3115          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3116          * soon as pfmemalloc_watermark_ok() is true. But there is a potential
3117          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3118          * throttled. There is also a potential race if processes get
3119          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3120          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3121          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3122          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3123          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3124          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3125          * that here we are under prepare_to_wait().
3126          */
3127         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3128                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3129
3130         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3131                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3132
3133                 if (!managed_zone(zone))
3134                         continue;
3135
3136                 if (!zone_balanced(zone, order, classzone_idx))
3137                         return false;
3138         }
3139
3140         return true;
3141 }
3142
3143 /*
3144  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3145  * zone that is currently unbalanced.
3146  *
3147  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3148  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3149  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3150  */
3151 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3152                                struct scan_control *sc)
3153 {
3154         struct zone *zone;
3155         int z;
3156
3157         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3158         sc->nr_to_reclaim = 0;
3159         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3160                 zone = pgdat->node_zones + z;
3161                 if (!managed_zone(zone))
3162                         continue;
3163
3164                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3165         }
3166
3167         /*
3168          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3169          * now pressure is applied based on node LRU order.
3170          */
3171         shrink_node(pgdat, sc);
3172
3173         /*
3174          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3175          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3176          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3177          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3178          * can direct reclaim/compact.
3179          */
3180         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3181                 sc->order = 0;
3182
3183         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3184 }
3185
3186 /*
3187  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3188  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3189  * balanced.
3190  *
3191  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3192  *
3193  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3194  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3195  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3196  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3197  * balanced.
3198  */
3199 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3200 {
3201         int i;
3202         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3203         unsigned long nr_soft_scanned;
3204         struct zone *zone;
3205         struct scan_control sc = {
3206                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3207                 .order = order,
3208                 .priority = DEF_PRIORITY,
3209                 .may_writepage = !laptop_mode,
3210                 .may_unmap = 1,
3211                 .may_swap = 1,
3212         };
3213         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3214
3215         do {
3216                 bool raise_priority = true;
3217
3218                 sc.nr_reclaimed = 0;
3219                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3220
3221                 /*
3222                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3223                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3224                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3225                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3226                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3227                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3228                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3229                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3230                  */
3231                 if (buffer_heads_over_limit) {
3232                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3233                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3234                                 if (!managed_zone(zone))
3235                                         continue;
3236
3237                                 sc.reclaim_idx = i;
3238                                 break;
3239                         }
3240                 }
3241
3242                 /*
3243                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Check from
3244                  * high to low zone as allocations prefer higher zones.
3245                  * Scanning from low to high zone would allow congestion to be
3246                  * cleared during a very small window when a small low
3247                  * zone was balanced even under extreme pressure when the
3248                  * overall node may be congested. Note that sc.reclaim_idx
3249                  * is not used as buffer_heads_over_limit may have adjusted
3250                  * it.
3251                  */
3252                 for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3253                         zone = pgdat->node_zones + i;
3254                         if (!managed_zone(zone))
3255                                 continue;
3256
3257                         if (zone_balanced(zone, sc.order, classzone_idx))
3258                                 goto out;
3259                 }
3260
3261                 /*
3262                  * Do some background aging of the anon list, to give
3263                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3264                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3265                  * about consistent aging.
3266                  */
3267                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3268
3269                 /*
3270                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3271                  * even in laptop mode.
3272                  */
3273                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2 || !pgdat_reclaimable(pgdat))
3274                         sc.may_writepage = 1;
3275
3276                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3277                 sc.nr_scanned = 0;
3278                 nr_soft_scanned = 0;
3279                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3280                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3281                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3282
3283                 /*
3284                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3285                  * enough pages are already being scanned that that high
3286                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3287                  */
3288                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3289                         raise_priority = false;
3290
3291                 /*
3292                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3293                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3294                  * able to safely make forward progress. Wake them
3295                  */
3296                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3297                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3298                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3299
3300                 /* Check if kswapd should be suspending */
3301                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3302                         break;
3303
3304                 /*
3305                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3306                  * progress in reclaiming pages
3307                  */
3308                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3309                         sc.priority--;
3310         } while (sc.priority >= 1);
3311
3312 out:
3313         /*
3314          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3315          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3316          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3317          * remain at the higher level.
3318          */
3319         return sc.order;
3320 }
3321
3322 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3323                                 unsigned int classzone_idx)
3324 {
3325         long remaining = 0;
3326         DEFINE_WAIT(wait);
3327
3328         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3329                 return;
3330
3331         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3332
3333         /* Try to sleep for a short interval */
3334         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3335                 /*
3336                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3337                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3338                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3339                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3340                  */
3341                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3342
3343                 /*
3344                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3345                  * allocation of the requested order possible.
3346                  */
3347                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3348
3349                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3350
3351                 /*
3352                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3353                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3354                  * the previous request that slept prematurely.
3355                  */
3356                 if (remaining) {
3357                         pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3358                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3359                 }
3360
3361                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3362                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3363         }
3364
3365         /*
3366          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3367          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3368          */
3369         if (!remaining &&
3370             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3371                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3372
3373                 /*
3374                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3375                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3376                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3377                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3378                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3379                  * them before going back to sleep.
3380                  */
3381                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3382
3383                 if (!kthread_should_stop())
3384                         schedule();
3385
3386                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3387         } else {
3388                 if (remaining)
3389                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3390                 else
3391                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3392         }
3393         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3394 }
3395
3396 /*
3397  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3398  * from the init process.
3399  *
3400  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3401  * free memory available even if there is no other activity
3402  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3403  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3404  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3405  *
3406  * If there are applications that are active memory-allocators
3407  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3408  */
3409 static int kswapd(void *p)
3410 {
3411         unsigned int alloc_order, reclaim_order, classzone_idx;
3412         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3413         struct task_struct *tsk = current;
3414
3415         struct reclaim_state reclaim_state = {
3416                 .reclaimed_slab = 0,
3417         };
3418         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3419
3420         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3421
3422         if (!cpumask_empty(cpumask))
3423                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3424         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3425
3426         /*
3427          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3428          * and that if we need more memory we should get access to it
3429          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3430          * never get caught in the normal page freeing logic.
3431          *
3432          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3433          * you need a small amount of memory in order to be able to
3434          * page out something else, and this flag essentially protects
3435          * us from recursively trying to free more memory as we're
3436          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3437          */
3438         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3439         set_freezable();
3440
3441         pgdat->kswapd_order = alloc_order = reclaim_order = 0;
3442         pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx = 0;
3443         for ( ; ; ) {
3444                 bool ret;
3445
3446 kswapd_try_sleep:
3447                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3448                                         classzone_idx);
3449
3450                 /* Read the new order and classzone_idx */
3451                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3452                 classzone_idx = pgdat->kswapd_classzone_idx;
3453                 pgdat->kswapd_order = 0;
3454                 pgdat->kswapd_classzone_idx = 0;
3455
3456                 ret = try_to_freeze();
3457                 if (kthread_should_stop())
3458                         break;
3459
3460                 /*
3461                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3462                  * after returning from the refrigerator
3463                  */
3464                 if (ret)
3465                         continue;
3466
3467                 /*
3468                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3469                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3470                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3471                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3472                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3473                  * request (alloc_order).
3474                  */
3475                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3476                                                 alloc_order);
3477                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3478                 if (reclaim_order < alloc_order)
3479                         goto kswapd_try_sleep;
3480
3481                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3482                 classzone_idx = pgdat->kswapd_classzone_idx;
3483         }
3484
3485         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3486         current->reclaim_state = NULL;
3487         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3488
3489         return 0;
3490 }
3491
3492 /*
3493  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3494  */
3495 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3496 {
3497         pg_data_t *pgdat;
3498         int z;
3499
3500         if (!managed_zone(zone))
3501                 return;
3502
3503         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3504                 return;
3505         pgdat = zone->zone_pgdat;
3506         pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3507         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3508         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3509                 return;
3510
3511         /* Only wake kswapd if all zones are unbalanced */
3512         for (z = 0; z <= classzone_idx; z++) {
3513                 zone = pgdat->node_zones + z;
3514                 if (!managed_zone(zone))
3515                         continue;
3516
3517                 if (zone_balanced(zone, order, classzone_idx))
3518                         return;
3519         }
3520
3521         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3522         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3523 }
3524
3525 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3526 /*
3527  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3528  * freed pages.
3529  *
3530  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3531  * LRU order by reclaiming preferentially
3532  * inactive > active > active referenced > active mapped
3533  */
3534 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3535 {
3536         struct reclaim_state reclaim_state;
3537         struct scan_control sc = {
3538                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3539                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3540                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3541                 .priority = DEF_PRIORITY,
3542                 .may_writepage = 1,
3543                 .may_unmap = 1,
3544                 .may_swap = 1,
3545                 .hibernation_mode = 1,
3546         };
3547         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3548         struct task_struct *p = current;
3549         unsigned long nr_reclaimed;
3550
3551         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3552         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3553         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3554         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3555
3556         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3557
3558         p->reclaim_state = NULL;
3559         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3560         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3561
3562         return nr_reclaimed;
3563 }
3564 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3565
3566 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3567    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3568    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3569    restore their cpu bindings. */
3570 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3571 {
3572         int nid;
3573
3574         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3575                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3576                 const struct cpumask *mask;
3577
3578                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3579
3580                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3581                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3582                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3583         }
3584         return 0;
3585 }
3586
3587 /*
3588  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3589  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3590  */
3591 int kswapd_run(int nid)
3592 {
3593         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3594         int ret = 0;
3595
3596         if (pgdat->kswapd)
3597                 return 0;
3598
3599         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3600         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3601                 /* failure at boot is fatal */
3602                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3603                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3604                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3605                 pgdat->kswapd = NULL;
3606         }
3607         return ret;
3608 }
3609
3610 /*
3611  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3612  * hold mem_hotplug_begin/end().
3613  */
3614 void kswapd_stop(int nid)
3615 {
3616         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3617
3618         if (kswapd) {
3619                 kthread_stop(kswapd);
3620                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3621         }
3622 }
3623
3624 static int __init kswapd_init(void)
3625 {
3626         int nid, ret;
3627
3628         swap_setup();
3629         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3630                 kswapd_run(nid);
3631         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3632                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3633                                         NULL);
3634         WARN_ON(ret < 0);
3635         return 0;
3636 }
3637
3638 module_init(kswapd_init)
3639
3640 #ifdef CONFIG_NUMA
3641 /*
3642  * Node reclaim mode
3643  *
3644  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3645  * the watermarks.
3646  */
3647 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3648
3649 #define RECLAIM_OFF 0
3650 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3651 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3652 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3653
3654 /*
3655  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3656  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3657  * a zone.
3658  */
3659 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3660
3661 /*
3662  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3663  * occur.
3664  */
3665 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3666
3667 /*
3668  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3669  * slab reclaim needs to occur.
3670  */
3671 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3672
3673 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3674 {
3675         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3676         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3677                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3678
3679         /*
3680          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3681          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3682          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3683          */
3684         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3685 }
3686
3687 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3688 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3689 {
3690         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3691         unsigned long delta = 0;
3692
3693         /*
3694          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3695          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3696          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3697          * a better estimate
3698          */
3699         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3700                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3701         else
3702                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3703
3704         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3705         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3706                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3707
3708         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3709         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3710                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3711
3712         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3713 }
3714
3715 /*
3716  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3717  */
3718 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3719 {
3720         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3721         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3722         struct task_struct *p = current;
3723         struct reclaim_state reclaim_state;
3724         int classzone_idx = gfp_zone(gfp_mask);
3725         struct scan_control sc = {
3726                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3727                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3728                 .order = order,
3729                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3730                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3731                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3732                 .may_swap = 1,
3733                 .reclaim_idx = classzone_idx,
3734         };
3735
3736         cond_resched();
3737         /*
3738          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3739          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3740          * and RECLAIM_UNMAP.
3741          */
3742         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3743         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3744         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3745         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3746
3747         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3748                 /*
3749                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3750                  * priorities until we have enough memory freed.
3751                  */
3752                 do {
3753                         shrink_node(pgdat, &sc);
3754                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3755         }
3756
3757         p->reclaim_state = NULL;
3758         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3759         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3760         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3761 }
3762
3763 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3764 {
3765         int ret;
3766
3767         /*
3768          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3769          * slab pages if we are over the defined limits.
3770          *
3771          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3772          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3773          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3774          * if less than a specified percentage of the node is used by
3775          * unmapped file backed pages.
3776          */
3777         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3778             sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3779                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3780
3781         if (!pgdat_reclaimable(pgdat))
3782                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3783
3784         /*
3785          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3786          */
3787         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3788                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3789
3790         /*
3791          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3792          * have associated processors. This will favor the local processor
3793          * over remote processors and spread off node memory allocations
3794          * as wide as possible.
3795          */
3796         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3797                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3798
3799         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3800                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3801
3802         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3803         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3804
3805         if (!ret)
3806                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3807
3808         return ret;
3809 }
3810 #endif
3811
3812 /*
3813  * page_evictable - test whether a page is evictable
3814  * @page: the page to test
3815  *
3816  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3817  * lists vs unevictable list.
3818  *
3819  * Reasons page might not be evictable:
3820  * (1) page's mapping marked unevictable
3821  * (2) page is part of an mlocked VMA
3822  *
3823  */
3824 int page_evictable(struct page *page)
3825 {
3826         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3827 }
3828
3829 #ifdef CONFIG_SHMEM
3830 /**
3831  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3832  * @pages:      array of pages to check
3833  * @nr_pages:   number of pages to check
3834  *
3835  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3836  *
3837  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3838  */
3839 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3840 {
3841         struct lruvec *lruvec;
3842         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3843         int pgscanned = 0;
3844         int pgrescued = 0;
3845         int i;
3846
3847         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3848                 struct page *page = pages[i];
3849                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3850
3851                 pgscanned++;
3852                 if (pagepgdat != pgdat) {
3853                         if (pgdat)
3854                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3855                         pgdat = pagepgdat;
3856                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3857                 }
3858                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3859
3860                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3861                         continue;
3862
3863                 if (page_evictable(page)) {
3864                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3865
3866                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3867                         ClearPageUnevictable(page);
3868                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3869                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3870                         pgrescued++;
3871                 }
3872         }
3873
3874         if (pgdat) {
3875                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3876                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3877                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3878         }
3879 }
3880 #endif /* CONFIG_SHMEM */