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