]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/vmscan.c
Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net
[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/sched/mm.h>
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/gfp.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/highmem.h>
25 #include <linux/vmpressure.h>
26 #include <linux/vmstat.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/writeback.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
31                                         buffer_heads_over_limit */
32 #include <linux/mm_inline.h>
33 #include <linux/backing-dev.h>
34 #include <linux/rmap.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/compaction.h>
39 #include <linux/notifier.h>
40 #include <linux/rwsem.h>
41 #include <linux/delay.h>
42 #include <linux/kthread.h>
43 #include <linux/freezer.h>
44 #include <linux/memcontrol.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54
55 #include <linux/swapops.h>
56 #include <linux/balloon_compaction.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 #define CREATE_TRACE_POINTS
61 #include <trace/events/vmscan.h>
62
63 struct scan_control {
64         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
65         unsigned long nr_to_reclaim;
66
67         /* This context's GFP mask */
68         gfp_t gfp_mask;
69
70         /* Allocation order */
71         int order;
72
73         /*
74          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
75          * are scanned.
76          */
77         nodemask_t      *nodemask;
78
79         /*
80          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
81          * primary target of this reclaim invocation.
82          */
83         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
84
85         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
86         int priority;
87
88         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
89         enum zone_type reclaim_idx;
90
91         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
92         unsigned int may_writepage:1;
93
94         /* Can mapped pages be reclaimed? */
95         unsigned int may_unmap:1;
96
97         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
98         unsigned int may_swap:1;
99
100         /*
101          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
102          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
103          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
104          */
105         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
106         unsigned int memcg_low_skipped:1;
107
108         unsigned int hibernation_mode:1;
109
110         /* One of the zones is ready for compaction */
111         unsigned int compaction_ready:1;
112
113         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
114         unsigned long nr_scanned;
115
116         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
117         unsigned long nr_reclaimed;
118 };
119
120 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
121 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
122         do {                                                            \
123                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
124                         struct page *prev;                              \
125                                                                         \
126                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
127                         prefetch(&prev->_field);                        \
128                 }                                                       \
129         } while (0)
130 #else
131 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
132 #endif
133
134 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
135 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
136         do {                                                            \
137                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
138                         struct page *prev;                              \
139                                                                         \
140                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
141                         prefetchw(&prev->_field);                       \
142                 }                                                       \
143         } while (0)
144 #else
145 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
146 #endif
147
148 /*
149  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
150  */
151 int vm_swappiness = 60;
152 /*
153  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
154  * zones.
155  */
156 unsigned long vm_total_pages;
157
158 static LIST_HEAD(shrinker_list);
159 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
160
161 #ifdef CONFIG_MEMCG
162 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
163 {
164         return !sc->target_mem_cgroup;
165 }
166
167 /**
168  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
169  * @sc: scan_control in question
170  *
171  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
172  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
173  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
174  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
175  * allocation and configurability.
176  *
177  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
178  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
179  */
180 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
181 {
182         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
183
184         if (!memcg)
185                 return true;
186 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
187         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
188                 return true;
189 #endif
190         return false;
191 }
192 #else
193 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
194 {
195         return true;
196 }
197
198 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
199 {
200         return true;
201 }
202 #endif
203
204 /*
205  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
206  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
207  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
208  */
209 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
210 {
211         unsigned long nr;
212
213         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
214                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
215         if (get_nr_swap_pages() > 0)
216                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
217                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
218
219         return nr;
220 }
221
222 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
223 {
224         unsigned long nr;
225
226         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
227              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
228              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
229
230         if (get_nr_swap_pages() > 0)
231                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
232                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
233                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
234
235         return nr;
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                 put_swap_page(page, 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             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
916                 *dirty = false;
917                 *writeback = false;
918                 return;
919         }
920
921         /* By default assume that the page flags are accurate */
922         *dirty = PageDirty(page);
923         *writeback = PageWriteback(page);
924
925         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
926         if (!page_has_private(page))
927                 return;
928
929         mapping = page_mapping(page);
930         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
931                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
932 }
933
934 struct reclaim_stat {
935         unsigned nr_dirty;
936         unsigned nr_unqueued_dirty;
937         unsigned nr_congested;
938         unsigned nr_writeback;
939         unsigned nr_immediate;
940         unsigned nr_activate;
941         unsigned nr_ref_keep;
942         unsigned nr_unmap_fail;
943 };
944
945 /*
946  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
947  */
948 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
949                                       struct pglist_data *pgdat,
950                                       struct scan_control *sc,
951                                       enum ttu_flags ttu_flags,
952                                       struct reclaim_stat *stat,
953                                       bool force_reclaim)
954 {
955         LIST_HEAD(ret_pages);
956         LIST_HEAD(free_pages);
957         int pgactivate = 0;
958         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
959         unsigned nr_dirty = 0;
960         unsigned nr_congested = 0;
961         unsigned nr_reclaimed = 0;
962         unsigned nr_writeback = 0;
963         unsigned nr_immediate = 0;
964         unsigned nr_ref_keep = 0;
965         unsigned nr_unmap_fail = 0;
966
967         cond_resched();
968
969         while (!list_empty(page_list)) {
970                 struct address_space *mapping;
971                 struct page *page;
972                 int may_enter_fs;
973                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
974                 bool dirty, writeback;
975
976                 cond_resched();
977
978                 page = lru_to_page(page_list);
979                 list_del(&page->lru);
980
981                 if (!trylock_page(page))
982                         goto keep;
983
984                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
985
986                 sc->nr_scanned++;
987
988                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
989                         goto activate_locked;
990
991                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
992                         goto keep_locked;
993
994                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
995                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
996                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(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                  * Lazyfree page could be freed directly
1123                  */
1124                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
1125                     !PageSwapCache(page)) {
1126                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1127                                 goto keep_locked;
1128                         if (PageTransHuge(page)) {
1129                                 /* cannot split THP, skip it */
1130                                 if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1131                                         goto activate_locked;
1132                                 /*
1133                                  * Split pages without a PMD map right
1134                                  * away. Chances are some or all of the
1135                                  * tail pages can be freed without IO.
1136                                  */
1137                                 if (!compound_mapcount(page) &&
1138                                     split_huge_page_to_list(page, page_list))
1139                                         goto activate_locked;
1140                         }
1141                         if (!add_to_swap(page)) {
1142                                 if (!PageTransHuge(page))
1143                                         goto activate_locked;
1144                                 /* Split THP and swap individual base pages */
1145                                 if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1146                                         goto activate_locked;
1147                                 if (!add_to_swap(page))
1148                                         goto activate_locked;
1149                         }
1150
1151                         /* XXX: We don't support THP writes */
1152                         if (PageTransHuge(page) &&
1153                                   split_huge_page_to_list(page, page_list)) {
1154                                 delete_from_swap_cache(page);
1155                                 goto activate_locked;
1156                         }
1157
1158                         may_enter_fs = 1;
1159
1160                         /* Adding to swap updated mapping */
1161                         mapping = page_mapping(page);
1162                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1163                         /* Split file THP */
1164                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1165                                 goto keep_locked;
1166                 }
1167
1168                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(page), page);
1169
1170                 /*
1171                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1172                  * processes. Try to unmap it here.
1173                  */
1174                 if (page_mapped(page)) {
1175                         if (!try_to_unmap(page, ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH)) {
1176                                 nr_unmap_fail++;
1177                                 goto activate_locked;
1178                         }
1179                 }
1180
1181                 if (PageDirty(page)) {
1182                         /*
1183                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1184                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1185                          * injecting inefficient single-page IO into
1186                          * flusher writeback as much as possible: only
1187                          * write pages when we've encountered many
1188                          * dirty pages, and when we've already scanned
1189                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1190                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1191                          */
1192                         if (page_is_file_cache(page) &&
1193                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1194                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1195                                 /*
1196                                  * Immediately reclaim when written back.
1197                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1198                                  * except we already have the page isolated
1199                                  * and know it's dirty
1200                                  */
1201                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1202                                 SetPageReclaim(page);
1203
1204                                 goto activate_locked;
1205                         }
1206
1207                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1208                                 goto keep_locked;
1209                         if (!may_enter_fs)
1210                                 goto keep_locked;
1211                         if (!sc->may_writepage)
1212                                 goto keep_locked;
1213
1214                         /*
1215                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1216                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1217                          * starts and then write it out here.
1218                          */
1219                         try_to_unmap_flush_dirty();
1220                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1221                         case PAGE_KEEP:
1222                                 goto keep_locked;
1223                         case PAGE_ACTIVATE:
1224                                 goto activate_locked;
1225                         case PAGE_SUCCESS:
1226                                 if (PageWriteback(page))
1227                                         goto keep;
1228                                 if (PageDirty(page))
1229                                         goto keep;
1230
1231                                 /*
1232                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1233                                  * ahead and try to reclaim the page.
1234                                  */
1235                                 if (!trylock_page(page))
1236                                         goto keep;
1237                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1238                                         goto keep_locked;
1239                                 mapping = page_mapping(page);
1240                         case PAGE_CLEAN:
1241                                 ; /* try to free the page below */
1242                         }
1243                 }
1244
1245                 /*
1246                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1247                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1248                  * the page as well.
1249                  *
1250                  * We do this even if the page is PageDirty().
1251                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1252                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1253                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1254                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1255                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1256                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1257                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1258                  *
1259                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1260                  * the pages which were not successfully invalidated in
1261                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1262                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1263                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1264                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1265                  */
1266                 if (page_has_private(page)) {
1267                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1268                                 goto activate_locked;
1269                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1270                                 unlock_page(page);
1271                                 if (put_page_testzero(page))
1272                                         goto free_it;
1273                                 else {
1274                                         /*
1275                                          * rare race with speculative reference.
1276                                          * the speculative reference will free
1277                                          * this page shortly, so we may
1278                                          * increment nr_reclaimed here (and
1279                                          * leave it off the LRU).
1280                                          */
1281                                         nr_reclaimed++;
1282                                         continue;
1283                                 }
1284                         }
1285                 }
1286
1287                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1288                         /* follow __remove_mapping for reference */
1289                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1290                                 goto keep_locked;
1291                         if (PageDirty(page)) {
1292                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1293                                 goto keep_locked;
1294                         }
1295
1296                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1297                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1298                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1299                         goto keep_locked;
1300                 /*
1301                  * At this point, we have no other references and there is
1302                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1303                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1304                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1305                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1306                  */
1307                 __ClearPageLocked(page);
1308 free_it:
1309                 nr_reclaimed++;
1310
1311                 /*
1312                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1313                  * appear not as the counts should be low
1314                  */
1315                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1316                 continue;
1317
1318 activate_locked:
1319                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1320                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1321                                                 PageMlocked(page)))
1322                         try_to_free_swap(page);
1323                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1324                 if (!PageMlocked(page)) {
1325                         SetPageActive(page);
1326                         pgactivate++;
1327                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1328                 }
1329 keep_locked:
1330                 unlock_page(page);
1331 keep:
1332                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1333                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1334         }
1335
1336         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1337         try_to_unmap_flush();
1338         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1339
1340         list_splice(&ret_pages, page_list);
1341         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1342
1343         if (stat) {
1344                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1345                 stat->nr_congested = nr_congested;
1346                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1347                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1348                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1349                 stat->nr_activate = pgactivate;
1350                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1351                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1352         }
1353         return nr_reclaimed;
1354 }
1355
1356 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1357                                             struct list_head *page_list)
1358 {
1359         struct scan_control sc = {
1360                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1361                 .priority = DEF_PRIORITY,
1362                 .may_unmap = 1,
1363         };
1364         unsigned long ret;
1365         struct page *page, *next;
1366         LIST_HEAD(clean_pages);
1367
1368         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1369                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1370                     !__PageMovable(page)) {
1371                         ClearPageActive(page);
1372                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1373                 }
1374         }
1375
1376         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1377                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1378         list_splice(&clean_pages, page_list);
1379         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1380         return ret;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1385  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1386  * freed elsewhere are also ignored.
1387  *
1388  * page:        page to consider
1389  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1390  *
1391  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1392  */
1393 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1394 {
1395         int ret = -EINVAL;
1396
1397         /* Only take pages on the LRU. */
1398         if (!PageLRU(page))
1399                 return ret;
1400
1401         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1402         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1403                 return ret;
1404
1405         ret = -EBUSY;
1406
1407         /*
1408          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1409          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1410          * blocking - clean pages for the most part.
1411          *
1412          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1413          * that it is possible to migrate without blocking
1414          */
1415         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1416                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1417                 if (PageWriteback(page))
1418                         return ret;
1419
1420                 if (PageDirty(page)) {
1421                         struct address_space *mapping;
1422
1423                         /*
1424                          * Only pages without mappings or that have a
1425                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1426                          * without blocking
1427                          */
1428                         mapping = page_mapping(page);
1429                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1430                                 return ret;
1431                 }
1432         }
1433
1434         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1435                 return ret;
1436
1437         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1438                 /*
1439                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1440                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1441                  * page release code relies on it.
1442                  */
1443                 ClearPageLRU(page);
1444                 ret = 0;
1445         }
1446
1447         return ret;
1448 }
1449
1450
1451 /*
1452  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1453  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1454  */
1455 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1456                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1457 {
1458         int zid;
1459
1460         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1461                 if (!nr_zone_taken[zid])
1462                         continue;
1463
1464                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1465 #ifdef CONFIG_MEMCG
1466                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1467 #endif
1468         }
1469
1470 }
1471
1472 /*
1473  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1474  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1475  * and working on them outside the LRU lock.
1476  *
1477  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1478  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1479  *
1480  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1481  *
1482  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1483  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1484  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1485  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1486  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1487  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1488  * @lru:        LRU list id for isolating
1489  *
1490  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1491  */
1492 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1493                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1494                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1495                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1496 {
1497         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1498         unsigned long nr_taken = 0;
1499         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1500         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1501         unsigned long skipped = 0;
1502         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1503         LIST_HEAD(pages_skipped);
1504
1505         scan = 0;
1506         for (total_scan = 0;
1507              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1508              total_scan++) {
1509                 struct page *page;
1510
1511                 page = lru_to_page(src);
1512                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1513
1514                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1515
1516                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1517                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1518                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1519                         continue;
1520                 }
1521
1522                 /*
1523                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1524                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1525                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1526                  * pages, triggering a premature OOM.
1527                  */
1528                 scan++;
1529                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1530                 case 0:
1531                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1532                         nr_taken += nr_pages;
1533                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1534                         list_move(&page->lru, dst);
1535                         break;
1536
1537                 case -EBUSY:
1538                         /* else it is being freed elsewhere */
1539                         list_move(&page->lru, src);
1540                         continue;
1541
1542                 default:
1543                         BUG();
1544                 }
1545         }
1546
1547         /*
1548          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1549          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1550          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1551          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1552          * system at risk of premature OOM.
1553          */
1554         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1555                 int zid;
1556
1557                 list_splice(&pages_skipped, src);
1558                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1559                         if (!nr_skipped[zid])
1560                                 continue;
1561
1562                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1563                         skipped += nr_skipped[zid];
1564                 }
1565         }
1566         *nr_scanned = total_scan;
1567         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1568                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1569         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1570         return nr_taken;
1571 }
1572
1573 /**
1574  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1575  * @page: page to isolate from its LRU list
1576  *
1577  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1578  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1579  *
1580  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1581  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1582  *
1583  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1584  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1585  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1586  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1587  *
1588  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1589  * found will be decremented.
1590  *
1591  * Restrictions:
1592  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1593  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1594  *     without a stable reference).
1595  * (2) the lru_lock must not be held.
1596  * (3) interrupts must be enabled.
1597  */
1598 int isolate_lru_page(struct page *page)
1599 {
1600         int ret = -EBUSY;
1601
1602         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1603         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1604
1605         if (PageLRU(page)) {
1606                 struct zone *zone = page_zone(page);
1607                 struct lruvec *lruvec;
1608
1609                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1610                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1611                 if (PageLRU(page)) {
1612                         int lru = page_lru(page);
1613                         get_page(page);
1614                         ClearPageLRU(page);
1615                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1616                         ret = 0;
1617                 }
1618                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1619         }
1620         return ret;
1621 }
1622
1623 /*
1624  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1625  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1626  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1627  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1628  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1629  */
1630 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1631                 struct scan_control *sc)
1632 {
1633         unsigned long inactive, isolated;
1634
1635         if (current_is_kswapd())
1636                 return 0;
1637
1638         if (!sane_reclaim(sc))
1639                 return 0;
1640
1641         if (file) {
1642                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1643                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1644         } else {
1645                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1646                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1647         }
1648
1649         /*
1650          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1651          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1652          * deadlock.
1653          */
1654         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1655                 inactive >>= 3;
1656
1657         return isolated > inactive;
1658 }
1659
1660 static noinline_for_stack void
1661 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1662 {
1663         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1664         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1665         LIST_HEAD(pages_to_free);
1666
1667         /*
1668          * Put back any unfreeable pages.
1669          */
1670         while (!list_empty(page_list)) {
1671                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1672                 int lru;
1673
1674                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1675                 list_del(&page->lru);
1676                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1677                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1678                         putback_lru_page(page);
1679                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1680                         continue;
1681                 }
1682
1683                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1684
1685                 SetPageLRU(page);
1686                 lru = page_lru(page);
1687                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1688
1689                 if (is_active_lru(lru)) {
1690                         int file = is_file_lru(lru);
1691                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1692                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1693                 }
1694                 if (put_page_testzero(page)) {
1695                         __ClearPageLRU(page);
1696                         __ClearPageActive(page);
1697                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1698
1699                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1700                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1701                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1702                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1703                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1704                         } else
1705                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1706                 }
1707         }
1708
1709         /*
1710          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1711          */
1712         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1717  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1718  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1719  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1720  */
1721 static int current_may_throttle(void)
1722 {
1723         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1724                 current->backing_dev_info == NULL ||
1725                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1730  * of reclaimed pages
1731  */
1732 static noinline_for_stack unsigned long
1733 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1734                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1735 {
1736         LIST_HEAD(page_list);
1737         unsigned long nr_scanned;
1738         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1739         unsigned long nr_taken;
1740         struct reclaim_stat stat = {};
1741         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1742         int file = is_file_lru(lru);
1743         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1744         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1745
1746         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1747                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1748
1749                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1750                 if (fatal_signal_pending(current))
1751                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1752         }
1753
1754         lru_add_drain();
1755
1756         if (!sc->may_unmap)
1757                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1758
1759         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1760
1761         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1762                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1763
1764         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1765         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1766
1767         if (current_is_kswapd()) {
1768                 if (global_reclaim(sc))
1769                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1770                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1771                                    nr_scanned);
1772         } else {
1773                 if (global_reclaim(sc))
1774                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1775                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1776                                    nr_scanned);
1777         }
1778         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1779
1780         if (nr_taken == 0)
1781                 return 0;
1782
1783         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1784                                 &stat, false);
1785
1786         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1787
1788         if (current_is_kswapd()) {
1789                 if (global_reclaim(sc))
1790                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1791                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1792                                    nr_reclaimed);
1793         } else {
1794                 if (global_reclaim(sc))
1795                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1796                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1797                                    nr_reclaimed);
1798         }
1799
1800         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1801
1802         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1803
1804         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1805
1806         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1807         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1808
1809         /*
1810          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1811          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1812          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1813          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1814          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1815          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1816          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1817          * same way balance_dirty_pages() manages.
1818          *
1819          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1820          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1821          * are encountered in the nr_immediate check below.
1822          */
1823         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1824                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1825
1826         /*
1827          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1828          * stalling here.
1829          */
1830         if (sane_reclaim(sc)) {
1831                 /*
1832                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1833                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1834                  */
1835                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1836                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1837
1838                 /*
1839                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1840                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1841                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1842                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1843                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1844                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1845                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1846                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1847                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1848                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1849                  */
1850                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1851                         wakeup_flusher_threads(0, WB_REASON_VMSCAN);
1852                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1853                 }
1854
1855                 /*
1856                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1857                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1858                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1859                  * they are written so also forcibly stall.
1860                  */
1861                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1862                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1863         }
1864
1865         /*
1866          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1867          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1868          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1869          */
1870         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1871             current_may_throttle())
1872                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1873
1874         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1875                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1876                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1877                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1878                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1879                         stat.nr_unmap_fail,
1880                         sc->priority, file);
1881         return nr_reclaimed;
1882 }
1883
1884 /*
1885  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1886  *
1887  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1888  * processes, from rmap.
1889  *
1890  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1891  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1892  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1893  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1894  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1895  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1896  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1897  *
1898  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1899  * But we had to alter page->flags anyway.
1900  *
1901  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1902  */
1903
1904 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1905                                      struct list_head *list,
1906                                      struct list_head *pages_to_free,
1907                                      enum lru_list lru)
1908 {
1909         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1910         struct page *page;
1911         int nr_pages;
1912         int nr_moved = 0;
1913
1914         while (!list_empty(list)) {
1915                 page = lru_to_page(list);
1916                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1917
1918                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1919                 SetPageLRU(page);
1920
1921                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1922                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1923                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1924
1925                 if (put_page_testzero(page)) {
1926                         __ClearPageLRU(page);
1927                         __ClearPageActive(page);
1928                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1929
1930                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1931                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1932                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1933                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1934                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1935                         } else
1936                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1937                 } else {
1938                         nr_moved += nr_pages;
1939                 }
1940         }
1941
1942         if (!is_active_lru(lru)) {
1943                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1944                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1945                                    nr_moved);
1946         }
1947
1948         return nr_moved;
1949 }
1950
1951 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1952                                struct lruvec *lruvec,
1953                                struct scan_control *sc,
1954                                enum lru_list lru)
1955 {
1956         unsigned long nr_taken;
1957         unsigned long nr_scanned;
1958         unsigned long vm_flags;
1959         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1960         LIST_HEAD(l_active);
1961         LIST_HEAD(l_inactive);
1962         struct page *page;
1963         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1964         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1965         unsigned nr_rotated = 0;
1966         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1967         int file = is_file_lru(lru);
1968         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1969
1970         lru_add_drain();
1971
1972         if (!sc->may_unmap)
1973                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1974
1975         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1976
1977         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1978                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1979
1980         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1981         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1982
1983         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1984         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
1985
1986         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1987
1988         while (!list_empty(&l_hold)) {
1989                 cond_resched();
1990                 page = lru_to_page(&l_hold);
1991                 list_del(&page->lru);
1992
1993                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1994                         putback_lru_page(page);
1995                         continue;
1996                 }
1997
1998                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1999                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2000                                 if (page_has_private(page))
2001                                         try_to_release_page(page, 0);
2002                                 unlock_page(page);
2003                         }
2004                 }
2005
2006                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2007                                     &vm_flags)) {
2008                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2009                         /*
2010                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2011                          * give them one more trip around the active list. So
2012                          * that executable code get better chances to stay in
2013                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2014                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2015                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2016                          * so we ignore them here.
2017                          */
2018                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2019                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2020                                 continue;
2021                         }
2022                 }
2023
2024                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2025                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2026         }
2027
2028         /*
2029          * Move pages back to the lru list.
2030          */
2031         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2032         /*
2033          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2034          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2035          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2036          * get_scan_count.
2037          */
2038         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2039
2040         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2041         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2042         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2043         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2044
2045         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2046         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
2047         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2048                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2049 }
2050
2051 /*
2052  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2053  * to do too much work.
2054  *
2055  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2056  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2057  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2058  *
2059  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2060  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2061  *
2062  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2063  *
2064  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2065  * on this LRU, maintained by the pageout code. A zone->inactive_ratio
2066  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2067  *
2068  * total     target    max
2069  * memory    ratio     inactive
2070  * -------------------------------------
2071  *   10MB       1         5MB
2072  *  100MB       1        50MB
2073  *    1GB       3       250MB
2074  *   10GB      10       0.9GB
2075  *  100GB      31         3GB
2076  *    1TB     101        10GB
2077  *   10TB     320        32GB
2078  */
2079 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2080                                  struct mem_cgroup *memcg,
2081                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2082 {
2083         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2084         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2085         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2086         unsigned long inactive, active;
2087         unsigned long inactive_ratio;
2088         unsigned long refaults;
2089         unsigned long gb;
2090
2091         /*
2092          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2093          * is pointless.
2094          */
2095         if (!file && !total_swap_pages)
2096                 return false;
2097
2098         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2099         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2100
2101         if (memcg)
2102                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2103         else
2104                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2105
2106         /*
2107          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2108          * is being established. Disable active list protection to get
2109          * rid of the stale workingset quickly.
2110          */
2111         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2112                 inactive_ratio = 0;
2113         } else {
2114                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2115                 if (gb)
2116                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2117                 else
2118                         inactive_ratio = 1;
2119         }
2120
2121         if (actual_reclaim)
2122                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2123                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2124                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2125                         inactive_ratio, file);
2126
2127         return inactive * inactive_ratio < active;
2128 }
2129
2130 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2131                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2132                                  struct scan_control *sc)
2133 {
2134         if (is_active_lru(lru)) {
2135                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2136                                          memcg, sc, true))
2137                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2138                 return 0;
2139         }
2140
2141         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2142 }
2143
2144 enum scan_balance {
2145         SCAN_EQUAL,
2146         SCAN_FRACT,
2147         SCAN_ANON,
2148         SCAN_FILE,
2149 };
2150
2151 /*
2152  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2153  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2154  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2155  * onto the active list instead of evict.
2156  *
2157  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2158  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2159  */
2160 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2161                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2162                            unsigned long *lru_pages)
2163 {
2164         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2165         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2166         u64 fraction[2];
2167         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2168         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2169         unsigned long anon_prio, file_prio;
2170         enum scan_balance scan_balance;
2171         unsigned long anon, file;
2172         unsigned long ap, fp;
2173         enum lru_list lru;
2174
2175         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2176         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2177                 scan_balance = SCAN_FILE;
2178                 goto out;
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2183          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2184          * disable swapping for individual groups completely when
2185          * using the memory controller's swap limit feature would be
2186          * too expensive.
2187          */
2188         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2189                 scan_balance = SCAN_FILE;
2190                 goto out;
2191         }
2192
2193         /*
2194          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2195          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2196          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2197          */
2198         if (!sc->priority && swappiness) {
2199                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2200                 goto out;
2201         }
2202
2203         /*
2204          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2205          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2206          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2207          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2208          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2209          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2210          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2211          */
2212         if (global_reclaim(sc)) {
2213                 unsigned long pgdatfile;
2214                 unsigned long pgdatfree;
2215                 int z;
2216                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2217
2218                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2219                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2220                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2221
2222                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2223                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2224                         if (!managed_zone(zone))
2225                                 continue;
2226
2227                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2228                 }
2229
2230                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2231                         /*
2232                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2233                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2234                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2235                          */
2236                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2237                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2238                                         >> sc->priority) {
2239                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2240                                 goto out;
2241                         }
2242                 }
2243         }
2244
2245         /*
2246          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2247          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2248          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2249          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2250          * Without the second condition we could end up never scanning an
2251          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2252          * system is under heavy pressure.
2253          */
2254         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2255             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2256                 scan_balance = SCAN_FILE;
2257                 goto out;
2258         }
2259
2260         scan_balance = SCAN_FRACT;
2261
2262         /*
2263          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2264          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2265          */
2266         anon_prio = swappiness;
2267         file_prio = 200 - anon_prio;
2268
2269         /*
2270          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2271          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2272          * ratios to determine how valuable each cache is.
2273          *
2274          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2275          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2276          * up weighing recent references more than old ones.
2277          *
2278          * anon in [0], file in [1]
2279          */
2280
2281         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2282                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2283         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2284                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2285
2286         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2287         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2288                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2289                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2290         }
2291
2292         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2293                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2294                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2295         }
2296
2297         /*
2298          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2299          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2300          * each list that were recently referenced and in active use.
2301          */
2302         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2303         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2304
2305         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2306         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2307         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2308
2309         fraction[0] = ap;
2310         fraction[1] = fp;
2311         denominator = ap + fp + 1;
2312 out:
2313         *lru_pages = 0;
2314         for_each_evictable_lru(lru) {
2315                 int file = is_file_lru(lru);
2316                 unsigned long size;
2317                 unsigned long scan;
2318
2319                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2320                 scan = size >> sc->priority;
2321                 /*
2322                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2323                  * scrape out the remaining cache.
2324                  */
2325                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2326                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2327
2328                 switch (scan_balance) {
2329                 case SCAN_EQUAL:
2330                         /* Scan lists relative to size */
2331                         break;
2332                 case SCAN_FRACT:
2333                         /*
2334                          * Scan types proportional to swappiness and
2335                          * their relative recent reclaim efficiency.
2336                          */
2337                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2338                                          denominator);
2339                         break;
2340                 case SCAN_FILE:
2341                 case SCAN_ANON:
2342                         /* Scan one type exclusively */
2343                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2344                                 size = 0;
2345                                 scan = 0;
2346                         }
2347                         break;
2348                 default:
2349                         /* Look ma, no brain */
2350                         BUG();
2351                 }
2352
2353                 *lru_pages += size;
2354                 nr[lru] = scan;
2355         }
2356 }
2357
2358 /*
2359  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2360  */
2361 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2362                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2363 {
2364         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2365         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2366         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2367         unsigned long nr_to_scan;
2368         enum lru_list lru;
2369         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2370         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2371         struct blk_plug plug;
2372         bool scan_adjusted;
2373
2374         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2375
2376         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2377         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2378
2379         /*
2380          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2381          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2382          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2383          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2384          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2385          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2386          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2387          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2388          * dropped to zero at the first pass.
2389          */
2390         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2391                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2392
2393         blk_start_plug(&plug);
2394         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2395                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2396                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2397                 unsigned long nr_scanned;
2398
2399                 for_each_evictable_lru(lru) {
2400                         if (nr[lru]) {
2401                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2402                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2403
2404                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2405                                                             lruvec, memcg, sc);
2406                         }
2407                 }
2408
2409                 cond_resched();
2410
2411                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2412                         continue;
2413
2414                 /*
2415                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2416                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2417                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2418                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2419                  * proportional to the original scan target.
2420                  */
2421                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2422                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2423
2424                 /*
2425                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2426                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2427                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2428                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2429                  */
2430                 if (!nr_file || !nr_anon)
2431                         break;
2432
2433                 if (nr_file > nr_anon) {
2434                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2435                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2436                         lru = LRU_BASE;
2437                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2438                 } else {
2439                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2440                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2441                         lru = LRU_FILE;
2442                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2443                 }
2444
2445                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2446                 nr[lru] = 0;
2447                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2448
2449                 /*
2450                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2451                  * scan target and the percentage scanning already complete
2452                  */
2453                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2454                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2455                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2456                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2457
2458                 lru += LRU_ACTIVE;
2459                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2460                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2461                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2462
2463                 scan_adjusted = true;
2464         }
2465         blk_finish_plug(&plug);
2466         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2467
2468         /*
2469          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2470          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2471          */
2472         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2473                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2474                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2475 }
2476
2477 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2478 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2479 {
2480         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2481                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2482                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2483                 return true;
2484
2485         return false;
2486 }
2487
2488 /*
2489  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2490  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2491  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2492  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2493  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2494  */
2495 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2496                                         unsigned long nr_reclaimed,
2497                                         unsigned long nr_scanned,
2498                                         struct scan_control *sc)
2499 {
2500         unsigned long pages_for_compaction;
2501         unsigned long inactive_lru_pages;
2502         int z;
2503
2504         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2505         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2506                 return false;
2507
2508         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2509         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2510                 /*
2511                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2512                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2513                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2514                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2515                  */
2516                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2517                         return false;
2518         } else {
2519                 /*
2520                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2521                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2522                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2523                  * pages that were scanned. This will return to the
2524                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2525                  * the resulting allocation attempt fails
2526                  */
2527                 if (!nr_reclaimed)
2528                         return false;
2529         }
2530
2531         /*
2532          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2533          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2534          */
2535         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2536         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2537         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2538                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2539         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2540                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2541                 return true;
2542
2543         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2544         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2545                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2546                 if (!managed_zone(zone))
2547                         continue;
2548
2549                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2550                 case COMPACT_SUCCESS:
2551                 case COMPACT_CONTINUE:
2552                         return false;
2553                 default:
2554                         /* check next zone */
2555                         ;
2556                 }
2557         }
2558         return true;
2559 }
2560
2561 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2562 {
2563         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2564         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2565         bool reclaimable = false;
2566
2567         do {
2568                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2569                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2570                         .pgdat = pgdat,
2571                         .priority = sc->priority,
2572                 };
2573                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2574                 struct mem_cgroup *memcg;
2575
2576                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2577                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2578
2579                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2580                 do {
2581                         unsigned long lru_pages;
2582                         unsigned long reclaimed;
2583                         unsigned long scanned;
2584
2585                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2586                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2587                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2588                                         continue;
2589                                 }
2590                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2591                         }
2592
2593                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2594                         scanned = sc->nr_scanned;
2595
2596                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2597                         node_lru_pages += lru_pages;
2598
2599                         if (memcg)
2600                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2601                                             memcg, sc->nr_scanned - scanned,
2602                                             lru_pages);
2603
2604                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2605                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2606                                    sc->nr_scanned - scanned,
2607                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2608
2609                         /*
2610                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2611                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2612                          * node.
2613                          *
2614                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2615                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2616                          * retry with decreasing priority if one round over the
2617                          * whole hierarchy is not sufficient.
2618                          */
2619                         if (!global_reclaim(sc) &&
2620                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2621                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2622                                 break;
2623                         }
2624                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2625
2626                 /*
2627                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2628                  * the eligible LRU pages were scanned.
2629                  */
2630                 if (global_reclaim(sc))
2631                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2632                                     sc->nr_scanned - nr_scanned,
2633                                     node_lru_pages);
2634
2635                 if (reclaim_state) {
2636                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2637                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2638                 }
2639
2640                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2641                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2642                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2643                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2644
2645                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2646                         reclaimable = true;
2647
2648         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2649                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2650
2651         /*
2652          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2653          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2654          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2655          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2656          */
2657         if (reclaimable)
2658                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2659
2660         return reclaimable;
2661 }
2662
2663 /*
2664  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2665  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2666  * should reclaim first.
2667  */
2668 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2669 {
2670         unsigned long watermark;
2671         enum compact_result suitable;
2672
2673         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2674         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2675                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2676                 return true;
2677         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2678                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2679                 return false;
2680
2681         /*
2682          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2683          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2684          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2685          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2686          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2687          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2688          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2689          */
2690         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2691
2692         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2693 }
2694
2695 /*
2696  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2697  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2698  * request.
2699  *
2700  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2701  * scan then give up on it.
2702  */
2703 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2704 {
2705         struct zoneref *z;
2706         struct zone *zone;
2707         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2708         unsigned long nr_soft_scanned;
2709         gfp_t orig_mask;
2710         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2711
2712         /*
2713          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2714          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2715          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2716          */
2717         orig_mask = sc->gfp_mask;
2718         if (buffer_heads_over_limit) {
2719                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2720                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2721         }
2722
2723         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2724                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2725                 /*
2726                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2727                  * to global LRU.
2728                  */
2729                 if (global_reclaim(sc)) {
2730                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2731                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2732                                 continue;
2733
2734                         /*
2735                          * If we already have plenty of memory free for
2736                          * compaction in this zone, don't free any more.
2737                          * Even though compaction is invoked for any
2738                          * non-zero order, only frequent costly order
2739                          * reclamation is disruptive enough to become a
2740                          * noticeable problem, like transparent huge
2741                          * page allocations.
2742                          */
2743                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2744                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2745                             compaction_ready(zone, sc)) {
2746                                 sc->compaction_ready = true;
2747                                 continue;
2748                         }
2749
2750                         /*
2751                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2752                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2753                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2754                          * the user prefers lower zones being preserved.
2755                          */
2756                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2757                                 continue;
2758
2759                         /*
2760                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2761                          * and returns the number of reclaimed pages and
2762                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2763                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2764                          */
2765                         nr_soft_scanned = 0;
2766                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2767                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2768                                                 &nr_soft_scanned);
2769                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2770                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2771                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2772                 }
2773
2774                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2775                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2776                         continue;
2777                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2778                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2779         }
2780
2781         /*
2782          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2783          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2784          */
2785         sc->gfp_mask = orig_mask;
2786 }
2787
2788 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2789 {
2790         struct mem_cgroup *memcg;
2791
2792         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2793         do {
2794                 unsigned long refaults;
2795                 struct lruvec *lruvec;
2796
2797                 if (memcg)
2798                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2799                 else
2800                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2801
2802                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2803                 lruvec->refaults = refaults;
2804         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2805 }
2806
2807 /*
2808  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2809  *
2810  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2811  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2812  *
2813  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2814  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2815  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2816  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2817  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2818  * work, and the allocation attempt will fail.
2819  *
2820  * returns:     0, if no pages reclaimed
2821  *              else, the number of pages reclaimed
2822  */
2823 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2824                                           struct scan_control *sc)
2825 {
2826         int initial_priority = sc->priority;
2827         pg_data_t *last_pgdat;
2828         struct zoneref *z;
2829         struct zone *zone;
2830 retry:
2831         delayacct_freepages_start();
2832
2833         if (global_reclaim(sc))
2834                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2835
2836         do {
2837                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2838                                 sc->priority);
2839                 sc->nr_scanned = 0;
2840                 shrink_zones(zonelist, sc);
2841
2842                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2843                         break;
2844
2845                 if (sc->compaction_ready)
2846                         break;
2847
2848                 /*
2849                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2850                  * writepage even in laptop mode.
2851                  */
2852                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2853                         sc->may_writepage = 1;
2854         } while (--sc->priority >= 0);
2855
2856         last_pgdat = NULL;
2857         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2858                                         sc->nodemask) {
2859                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2860                         continue;
2861                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2862                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2863         }
2864
2865         delayacct_freepages_end();
2866
2867         if (sc->nr_reclaimed)
2868                 return sc->nr_reclaimed;
2869
2870         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2871         if (sc->compaction_ready)
2872                 return 1;
2873
2874         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2875         if (sc->memcg_low_skipped) {
2876                 sc->priority = initial_priority;
2877                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2878                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2879                 goto retry;
2880         }
2881
2882         return 0;
2883 }
2884
2885 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2886 {
2887         struct zone *zone;
2888         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2889         unsigned long free_pages = 0;
2890         int i;
2891         bool wmark_ok;
2892
2893         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2894                 return true;
2895
2896         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2897                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2898                 if (!managed_zone(zone))
2899                         continue;
2900
2901                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2902                         continue;
2903
2904                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2905                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2906         }
2907
2908         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2909         if (!pfmemalloc_reserve)
2910                 return true;
2911
2912         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2913
2914         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2915         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2916                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2917                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2918                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2919         }
2920
2921         return wmark_ok;
2922 }
2923
2924 /*
2925  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2926  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2927  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2928  * when the low watermark is reached.
2929  *
2930  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2931  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2932  */
2933 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2934                                         nodemask_t *nodemask)
2935 {
2936         struct zoneref *z;
2937         struct zone *zone;
2938         pg_data_t *pgdat = NULL;
2939
2940         /*
2941          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2942          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2943          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2944          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2945          * processes to block on log_wait_commit().
2946          */
2947         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2948                 goto out;
2949
2950         /*
2951          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2952          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2953          */
2954         if (fatal_signal_pending(current))
2955                 goto out;
2956
2957         /*
2958          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2959          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2960          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2961          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2962          *
2963          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2964          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2965          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2966          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2967          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2968          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2969          * should make reasonable progress.
2970          */
2971         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2972                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2973                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2974                         continue;
2975
2976                 /* Throttle based on the first usable node */
2977                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2978                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2979                         goto out;
2980                 break;
2981         }
2982
2983         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2984         if (!pgdat)
2985                 goto out;
2986
2987         /* Account for the throttling */
2988         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2989
2990         /*
2991          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2992          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2993          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2994          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2995          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2996          * second before continuing.
2997          */
2998         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2999                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3000                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3001
3002                 goto check_pending;
3003         }
3004
3005         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3006         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3007                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3008
3009 check_pending:
3010         if (fatal_signal_pending(current))
3011                 return true;
3012
3013 out:
3014         return false;
3015 }
3016
3017 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3018                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3019 {
3020         unsigned long nr_reclaimed;
3021         struct scan_control sc = {
3022                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3023                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3024                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3025                 .order = order,
3026                 .nodemask = nodemask,
3027                 .priority = DEF_PRIORITY,
3028                 .may_writepage = !laptop_mode,
3029                 .may_unmap = 1,
3030                 .may_swap = 1,
3031         };
3032
3033         /*
3034          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3035          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3036          * point.
3037          */
3038         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3039                 return 1;
3040
3041         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3042                                 sc.may_writepage,
3043                                 sc.gfp_mask,
3044                                 sc.reclaim_idx);
3045
3046         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3047
3048         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3049
3050         return nr_reclaimed;
3051 }
3052
3053 #ifdef CONFIG_MEMCG
3054
3055 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3056                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3057                                                 pg_data_t *pgdat,
3058                                                 unsigned long *nr_scanned)
3059 {
3060         struct scan_control sc = {
3061                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3062                 .target_mem_cgroup = memcg,
3063                 .may_writepage = !laptop_mode,
3064                 .may_unmap = 1,
3065                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3066                 .may_swap = !noswap,
3067         };
3068         unsigned long lru_pages;
3069
3070         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3071                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3072
3073         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3074                                                       sc.may_writepage,
3075                                                       sc.gfp_mask,
3076                                                       sc.reclaim_idx);
3077
3078         /*
3079          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3080          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3081          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3082          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3083          * the priority and make it zero.
3084          */
3085         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3086
3087         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3088
3089         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3090         return sc.nr_reclaimed;
3091 }
3092
3093 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3094                                            unsigned long nr_pages,
3095                                            gfp_t gfp_mask,
3096                                            bool may_swap)
3097 {
3098         struct zonelist *zonelist;
3099         unsigned long nr_reclaimed;
3100         int nid;
3101         unsigned int noreclaim_flag;
3102         struct scan_control sc = {
3103                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3104                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3105                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3106                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3107                 .target_mem_cgroup = memcg,
3108                 .priority = DEF_PRIORITY,
3109                 .may_writepage = !laptop_mode,
3110                 .may_unmap = 1,
3111                 .may_swap = may_swap,
3112         };
3113
3114         /*
3115          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3116          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3117          * scan does not need to be the current node.
3118          */
3119         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3120
3121         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3122
3123         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3124                                             sc.may_writepage,
3125                                             sc.gfp_mask,
3126                                             sc.reclaim_idx);
3127
3128         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3129         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3130         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3131
3132         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3133
3134         return nr_reclaimed;
3135 }
3136 #endif
3137
3138 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3139                                 struct scan_control *sc)
3140 {
3141         struct mem_cgroup *memcg;
3142
3143         if (!total_swap_pages)
3144                 return;
3145
3146         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3147         do {
3148                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3149
3150                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3151                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3152                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3153
3154                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3155         } while (memcg);
3156 }
3157
3158 /*
3159  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3160  * and classzone_idx
3161  */
3162 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3163 {
3164         int i;
3165         unsigned long mark = -1;
3166         struct zone *zone;
3167
3168         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3169                 zone = pgdat->node_zones + i;
3170
3171                 if (!managed_zone(zone))
3172                         continue;
3173
3174                 mark = high_wmark_pages(zone);
3175                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3176                         return true;
3177         }
3178
3179         /*
3180          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3181          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3182          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3183          */
3184         if (mark == -1)
3185                 return true;
3186
3187         return false;
3188 }
3189
3190 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3191 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3192 {
3193         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3194         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3195         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3196 }
3197
3198 /*
3199  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3200  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3201  *
3202  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3203  */
3204 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3205 {
3206         /*
3207          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3208          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3209          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3210          * throttled. There is also a potential race if processes get
3211          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3212          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3213          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3214          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3215          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3216          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3217          * that here we are under prepare_to_wait().
3218          */
3219         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3220                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3221
3222         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3223         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3224                 return true;
3225
3226         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3227                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3228                 return true;
3229         }
3230
3231         return false;
3232 }
3233
3234 /*
3235  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3236  * zone that is currently unbalanced.
3237  *
3238  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3239  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3240  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3241  */
3242 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3243                                struct scan_control *sc)
3244 {
3245         struct zone *zone;
3246         int z;
3247
3248         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3249         sc->nr_to_reclaim = 0;
3250         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3251                 zone = pgdat->node_zones + z;
3252                 if (!managed_zone(zone))
3253                         continue;
3254
3255                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3256         }
3257
3258         /*
3259          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3260          * now pressure is applied based on node LRU order.
3261          */
3262         shrink_node(pgdat, sc);
3263
3264         /*
3265          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3266          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3267          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3268          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3269          * can direct reclaim/compact.
3270          */
3271         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3272                 sc->order = 0;
3273
3274         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3275 }
3276
3277 /*
3278  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3279  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3280  * balanced.
3281  *
3282  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3283  *
3284  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3285  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3286  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3287  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3288  * balanced.
3289  */
3290 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3291 {
3292         int i;
3293         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3294         unsigned long nr_soft_scanned;
3295         struct zone *zone;
3296         struct scan_control sc = {
3297                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3298                 .order = order,
3299                 .priority = DEF_PRIORITY,
3300                 .may_writepage = !laptop_mode,
3301                 .may_unmap = 1,
3302                 .may_swap = 1,
3303         };
3304         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3305
3306         do {
3307                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3308                 bool raise_priority = true;
3309
3310                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3311
3312                 /*
3313                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3314                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3315                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3316                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3317                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3318                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3319                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3320                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3321                  */
3322                 if (buffer_heads_over_limit) {
3323                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3324                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3325                                 if (!managed_zone(zone))
3326                                         continue;
3327
3328                                 sc.reclaim_idx = i;
3329                                 break;
3330                         }
3331                 }
3332
3333                 /*
3334                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3335                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3336                  * have adjusted it.
3337                  */
3338                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3339                         goto out;
3340
3341                 /*
3342                  * Do some background aging of the anon list, to give
3343                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3344                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3345                  * about consistent aging.
3346                  */
3347                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3348
3349                 /*
3350                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3351                  * even in laptop mode.
3352                  */
3353                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3354                         sc.may_writepage = 1;
3355
3356                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3357                 sc.nr_scanned = 0;
3358                 nr_soft_scanned = 0;
3359                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3360                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3361                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3362
3363                 /*
3364                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3365                  * enough pages are already being scanned that that high
3366                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3367                  */
3368                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3369                         raise_priority = false;
3370
3371                 /*
3372                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3373                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3374                  * able to safely make forward progress. Wake them
3375                  */
3376                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3377                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3378                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3379
3380                 /* Check if kswapd should be suspending */
3381                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3382                         break;
3383
3384                 /*
3385                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3386                  * progress in reclaiming pages
3387                  */
3388                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3389                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3390                         sc.priority--;
3391         } while (sc.priority >= 1);
3392
3393         if (!sc.nr_reclaimed)
3394                 pgdat->kswapd_failures++;
3395
3396 out:
3397         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3398         /*
3399          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3400          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3401          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3402          * remain at the higher level.
3403          */
3404         return sc.order;
3405 }
3406
3407 /*
3408  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3409  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3410  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3411  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3412  * was recently woke for.
3413  */
3414 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3415                                            enum zone_type classzone_idx)
3416 {
3417         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3418                 return classzone_idx;
3419
3420         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3421 }
3422
3423 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3424                                 unsigned int classzone_idx)
3425 {
3426         long remaining = 0;
3427         DEFINE_WAIT(wait);
3428
3429         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3430                 return;
3431
3432         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3433
3434         /*
3435          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3436          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3437          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3438          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3439          * succeed.
3440          */
3441         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3442                 /*
3443                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3444                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3445                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3446                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3447                  */
3448                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3449
3450                 /*
3451                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3452                  * allocation of the requested order possible.
3453                  */
3454                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3455
3456                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3457
3458                 /*
3459                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3460                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3461                  * the previous request that slept prematurely.
3462                  */
3463                 if (remaining) {
3464                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3465                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3466                 }
3467
3468                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3469                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3470         }
3471
3472         /*
3473          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3474          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3475          */
3476         if (!remaining &&
3477             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3478                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3479
3480                 /*
3481                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3482                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3483                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3484                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3485                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3486                  * them before going back to sleep.
3487                  */
3488                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3489
3490                 if (!kthread_should_stop())
3491                         schedule();
3492
3493                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3494         } else {
3495                 if (remaining)
3496                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3497                 else
3498                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3499         }
3500         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3501 }
3502
3503 /*
3504  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3505  * from the init process.
3506  *
3507  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3508  * free memory available even if there is no other activity
3509  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3510  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3511  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3512  *
3513  * If there are applications that are active memory-allocators
3514  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3515  */
3516 static int kswapd(void *p)
3517 {
3518         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3519         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3520         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3521         struct task_struct *tsk = current;
3522
3523         struct reclaim_state reclaim_state = {
3524                 .reclaimed_slab = 0,
3525         };
3526         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3527
3528         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3529
3530         if (!cpumask_empty(cpumask))
3531                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3532         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3533
3534         /*
3535          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3536          * and that if we need more memory we should get access to it
3537          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3538          * never get caught in the normal page freeing logic.
3539          *
3540          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3541          * you need a small amount of memory in order to be able to
3542          * page out something else, and this flag essentially protects
3543          * us from recursively trying to free more memory as we're
3544          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3545          */
3546         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3547         set_freezable();
3548
3549         pgdat->kswapd_order = 0;
3550         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3551         for ( ; ; ) {
3552                 bool ret;
3553
3554                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3555                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3556
3557 kswapd_try_sleep:
3558                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3559                                         classzone_idx);
3560
3561                 /* Read the new order and classzone_idx */
3562                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3563                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3564                 pgdat->kswapd_order = 0;
3565                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3566
3567                 ret = try_to_freeze();
3568                 if (kthread_should_stop())
3569                         break;
3570
3571                 /*
3572                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3573                  * after returning from the refrigerator
3574                  */
3575                 if (ret)
3576                         continue;
3577
3578                 /*
3579                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3580                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3581                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3582                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3583                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3584                  * request (alloc_order).
3585                  */
3586                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3587                                                 alloc_order);
3588                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3589                 if (reclaim_order < alloc_order)
3590                         goto kswapd_try_sleep;
3591         }
3592
3593         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3594         current->reclaim_state = NULL;
3595         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3596
3597         return 0;
3598 }
3599
3600 /*
3601  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3602  */
3603 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3604 {
3605         pg_data_t *pgdat;
3606
3607         if (!managed_zone(zone))
3608                 return;
3609
3610         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3611                 return;
3612         pgdat = zone->zone_pgdat;
3613         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3614                                                            classzone_idx);
3615         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3616         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3617                 return;
3618
3619         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3620         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3621                 return;
3622
3623         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3624                 return;
3625
3626         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3627         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3628 }
3629
3630 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3631 /*
3632  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3633  * freed pages.
3634  *
3635  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3636  * LRU order by reclaiming preferentially
3637  * inactive > active > active referenced > active mapped
3638  */
3639 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3640 {
3641         struct reclaim_state reclaim_state;
3642         struct scan_control sc = {
3643                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3644                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3645                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3646                 .priority = DEF_PRIORITY,
3647                 .may_writepage = 1,
3648                 .may_unmap = 1,
3649                 .may_swap = 1,
3650                 .hibernation_mode = 1,
3651         };
3652         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3653         struct task_struct *p = current;
3654         unsigned long nr_reclaimed;
3655         unsigned int noreclaim_flag;
3656
3657         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3658         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3659         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3660         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3661
3662         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3663
3664         p->reclaim_state = NULL;
3665         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3666         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3667
3668         return nr_reclaimed;
3669 }
3670 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3671
3672 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3673    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3674    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3675    restore their cpu bindings. */
3676 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3677 {
3678         int nid;
3679
3680         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3681                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3682                 const struct cpumask *mask;
3683
3684                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3685
3686                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3687                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3688                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3689         }
3690         return 0;
3691 }
3692
3693 /*
3694  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3695  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3696  */
3697 int kswapd_run(int nid)
3698 {
3699         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3700         int ret = 0;
3701
3702         if (pgdat->kswapd)
3703                 return 0;
3704
3705         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3706         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3707                 /* failure at boot is fatal */
3708                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3709                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3710                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3711                 pgdat->kswapd = NULL;
3712         }
3713         return ret;
3714 }
3715
3716 /*
3717  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3718  * hold mem_hotplug_begin/end().
3719  */
3720 void kswapd_stop(int nid)
3721 {
3722         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3723
3724         if (kswapd) {
3725                 kthread_stop(kswapd);
3726                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3727         }
3728 }
3729
3730 static int __init kswapd_init(void)
3731 {
3732         int nid, ret;
3733
3734         swap_setup();
3735         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3736                 kswapd_run(nid);
3737         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3738                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3739                                         NULL);
3740         WARN_ON(ret < 0);
3741         return 0;
3742 }
3743
3744 module_init(kswapd_init)
3745
3746 #ifdef CONFIG_NUMA
3747 /*
3748  * Node reclaim mode
3749  *
3750  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3751  * the watermarks.
3752  */
3753 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3754
3755 #define RECLAIM_OFF 0
3756 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3757 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3758 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3759
3760 /*
3761  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3762  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3763  * a zone.
3764  */
3765 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3766
3767 /*
3768  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3769  * occur.
3770  */
3771 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3772
3773 /*
3774  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3775  * slab reclaim needs to occur.
3776  */
3777 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3778
3779 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3780 {
3781         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3782         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3783                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3784
3785         /*
3786          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3787          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3788          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3789          */
3790         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3791 }
3792
3793 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3794 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3795 {
3796         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3797         unsigned long delta = 0;
3798
3799         /*
3800          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3801          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3802          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3803          * a better estimate
3804          */
3805         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3806                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3807         else
3808                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3809
3810         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3811         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3812                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3813
3814         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3815         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3816                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3817
3818         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3819 }
3820
3821 /*
3822  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3823  */
3824 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3825 {
3826         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3827         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3828         struct task_struct *p = current;
3829         struct reclaim_state reclaim_state;
3830         unsigned int noreclaim_flag;
3831         struct scan_control sc = {
3832                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3833                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3834                 .order = order,
3835                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3836                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3837                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3838                 .may_swap = 1,
3839                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3840         };
3841
3842         cond_resched();
3843         /*
3844          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3845          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3846          * and RECLAIM_UNMAP.
3847          */
3848         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3849         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3850         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3851         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3852         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3853
3854         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3855                 /*
3856                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3857                  * priorities until we have enough memory freed.
3858                  */
3859                 do {
3860                         shrink_node(pgdat, &sc);
3861                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3862         }
3863
3864         p->reclaim_state = NULL;
3865         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3866         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3867         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3868         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3869 }
3870
3871 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3872 {
3873         int ret;
3874
3875         /*
3876          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3877          * slab pages if we are over the defined limits.
3878          *
3879          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3880          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3881          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3882          * if less than a specified percentage of the node is used by
3883          * unmapped file backed pages.
3884          */
3885         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3886             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3887                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3888
3889         /*
3890          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3891          */
3892         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3893                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3894
3895         /*
3896          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3897          * have associated processors. This will favor the local processor
3898          * over remote processors and spread off node memory allocations
3899          * as wide as possible.
3900          */
3901         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3902                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3903
3904         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3905                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3906
3907         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3908         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3909
3910         if (!ret)
3911                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3912
3913         return ret;
3914 }
3915 #endif
3916
3917 /*
3918  * page_evictable - test whether a page is evictable
3919  * @page: the page to test
3920  *
3921  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3922  * lists vs unevictable list.
3923  *
3924  * Reasons page might not be evictable:
3925  * (1) page's mapping marked unevictable
3926  * (2) page is part of an mlocked VMA
3927  *
3928  */
3929 int page_evictable(struct page *page)
3930 {
3931         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3932 }
3933
3934 #ifdef CONFIG_SHMEM
3935 /**
3936  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3937  * @pages:      array of pages to check
3938  * @nr_pages:   number of pages to check
3939  *
3940  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3941  *
3942  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3943  */
3944 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3945 {
3946         struct lruvec *lruvec;
3947         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3948         int pgscanned = 0;
3949         int pgrescued = 0;
3950         int i;
3951
3952         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3953                 struct page *page = pages[i];
3954                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3955
3956                 pgscanned++;
3957                 if (pagepgdat != pgdat) {
3958                         if (pgdat)
3959                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3960                         pgdat = pagepgdat;
3961                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3962                 }
3963                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3964
3965                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3966                         continue;
3967
3968                 if (page_evictable(page)) {
3969                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3970
3971                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3972                         ClearPageUnevictable(page);
3973                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3974                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3975                         pgrescued++;
3976                 }
3977         }
3978
3979         if (pgdat) {
3980                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3981                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3982                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3983         }
3984 }
3985 #endif /* CONFIG_SHMEM */