mm, memory_hotplug/failure: drain single zone pcplists
[cascardo/linux.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/balloon_compaction.h>
55
56 #include "internal.h"
57
58 #define CREATE_TRACE_POINTS
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct scan_control {
62         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
63         unsigned long nr_to_reclaim;
64
65         /* This context's GFP mask */
66         gfp_t gfp_mask;
67
68         /* Allocation order */
69         int order;
70
71         /*
72          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
73          * are scanned.
74          */
75         nodemask_t      *nodemask;
76
77         /*
78          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
79          * primary target of this reclaim invocation.
80          */
81         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
82
83         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
84         int priority;
85
86         unsigned int may_writepage:1;
87
88         /* Can mapped pages be reclaimed? */
89         unsigned int may_unmap:1;
90
91         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
92         unsigned int may_swap:1;
93
94         unsigned int hibernation_mode:1;
95
96         /* One of the zones is ready for compaction */
97         unsigned int compaction_ready:1;
98
99         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
100         unsigned long nr_scanned;
101
102         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
103         unsigned long nr_reclaimed;
104 };
105
106 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
107
108 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
109 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
110         do {                                                            \
111                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
112                         struct page *prev;                              \
113                                                                         \
114                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
115                         prefetch(&prev->_field);                        \
116                 }                                                       \
117         } while (0)
118 #else
119 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
120 #endif
121
122 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
123 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
124         do {                                                            \
125                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
126                         struct page *prev;                              \
127                                                                         \
128                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
129                         prefetchw(&prev->_field);                       \
130                 }                                                       \
131         } while (0)
132 #else
133 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
134 #endif
135
136 /*
137  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
138  */
139 int vm_swappiness = 60;
140 /*
141  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
142  * zones.
143  */
144 unsigned long vm_total_pages;
145
146 static LIST_HEAD(shrinker_list);
147 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
148
149 #ifdef CONFIG_MEMCG
150 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
151 {
152         return !sc->target_mem_cgroup;
153 }
154 #else
155 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
156 {
157         return true;
158 }
159 #endif
160
161 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
162 {
163         int nr;
164
165         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
166              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
167
168         if (get_nr_swap_pages() > 0)
169                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
170                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
171
172         return nr;
173 }
174
175 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
176 {
177         return zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED) <
178                 zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
179 }
180
181 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
182 {
183         if (!mem_cgroup_disabled())
184                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
185
186         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
187 }
188
189 /*
190  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
191  */
192 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
193 {
194         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
195
196         /*
197          * If we only have one possible node in the system anyway, save
198          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
199          * will save memory and some small loop time later.
200          */
201         if (nr_node_ids == 1)
202                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
203
204         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
205                 size *= nr_node_ids;
206
207         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
208         if (!shrinker->nr_deferred)
209                 return -ENOMEM;
210
211         down_write(&shrinker_rwsem);
212         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
213         up_write(&shrinker_rwsem);
214         return 0;
215 }
216 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
217
218 /*
219  * Remove one
220  */
221 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
222 {
223         down_write(&shrinker_rwsem);
224         list_del(&shrinker->list);
225         up_write(&shrinker_rwsem);
226         kfree(shrinker->nr_deferred);
227 }
228 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
229
230 #define SHRINK_BATCH 128
231
232 static unsigned long
233 shrink_slab_node(struct shrink_control *shrinkctl, struct shrinker *shrinker,
234                  unsigned long nr_pages_scanned, unsigned long lru_pages)
235 {
236         unsigned long freed = 0;
237         unsigned long long delta;
238         long total_scan;
239         long freeable;
240         long nr;
241         long new_nr;
242         int nid = shrinkctl->nid;
243         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
244                                           : SHRINK_BATCH;
245
246         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
247         if (freeable == 0)
248                 return 0;
249
250         /*
251          * copy the current shrinker scan count into a local variable
252          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
253          * don't also do this scanning work.
254          */
255         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
256
257         total_scan = nr;
258         delta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;
259         delta *= freeable;
260         do_div(delta, lru_pages + 1);
261         total_scan += delta;
262         if (total_scan < 0) {
263                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
264                        shrinker->scan_objects, total_scan);
265                 total_scan = freeable;
266         }
267
268         /*
269          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
270          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
271          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
272          * nr being built up so when a shrink that can do some work
273          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
274          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
275          * memory.
276          *
277          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
278          * a large delta change is calculated directly.
279          */
280         if (delta < freeable / 4)
281                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
282
283         /*
284          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
285          * never try to free more than twice the estimate number of
286          * freeable entries.
287          */
288         if (total_scan > freeable * 2)
289                 total_scan = freeable * 2;
290
291         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
292                                 nr_pages_scanned, lru_pages,
293                                 freeable, delta, total_scan);
294
295         /*
296          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
297          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
298          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
299          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
300          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
301          * objects spread over several slabs with usage less than the
302          * batch_size.
303          *
304          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
305          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
306          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
307          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
308          * possible.
309          */
310         while (total_scan >= batch_size ||
311                total_scan >= freeable) {
312                 unsigned long ret;
313                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
314
315                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
316                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
317                 if (ret == SHRINK_STOP)
318                         break;
319                 freed += ret;
320
321                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
322                 total_scan -= nr_to_scan;
323
324                 cond_resched();
325         }
326
327         /*
328          * move the unused scan count back into the shrinker in a
329          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
330          * scan, there is no need to do an update.
331          */
332         if (total_scan > 0)
333                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
334                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
335         else
336                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
337
338         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
339         return freed;
340 }
341
342 /*
343  * Call the shrink functions to age shrinkable caches
344  *
345  * Here we assume it costs one seek to replace a lru page and that it also
346  * takes a seek to recreate a cache object.  With this in mind we age equal
347  * percentages of the lru and ageable caches.  This should balance the seeks
348  * generated by these structures.
349  *
350  * If the vm encountered mapped pages on the LRU it increase the pressure on
351  * slab to avoid swapping.
352  *
353  * We do weird things to avoid (scanned*seeks*entries) overflowing 32 bits.
354  *
355  * `lru_pages' represents the number of on-LRU pages in all the zones which
356  * are eligible for the caller's allocation attempt.  It is used for balancing
357  * slab reclaim versus page reclaim.
358  *
359  * Returns the number of slab objects which we shrunk.
360  */
361 unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
362                           unsigned long nr_pages_scanned,
363                           unsigned long lru_pages)
364 {
365         struct shrinker *shrinker;
366         unsigned long freed = 0;
367
368         if (nr_pages_scanned == 0)
369                 nr_pages_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
370
371         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
372                 /*
373                  * If we would return 0, our callers would understand that we
374                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
375                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
376                  * time.
377                  */
378                 freed = 1;
379                 goto out;
380         }
381
382         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
383                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)) {
384                         shrinkctl->nid = 0;
385                         freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
386                                         nr_pages_scanned, lru_pages);
387                         continue;
388                 }
389
390                 for_each_node_mask(shrinkctl->nid, shrinkctl->nodes_to_scan) {
391                         if (node_online(shrinkctl->nid))
392                                 freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
393                                                 nr_pages_scanned, lru_pages);
394
395                 }
396         }
397         up_read(&shrinker_rwsem);
398 out:
399         cond_resched();
400         return freed;
401 }
402
403 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
404 {
405         /*
406          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
407          * that isolated the page, the page cache radix tree and
408          * optional buffer heads at page->private.
409          */
410         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
411 }
412
413 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
414                               struct scan_control *sc)
415 {
416         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
417                 return 1;
418         if (!bdi_write_congested(bdi))
419                 return 1;
420         if (bdi == current->backing_dev_info)
421                 return 1;
422         return 0;
423 }
424
425 /*
426  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
427  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
428  * fsync(), msync() or close().
429  *
430  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
431  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
432  * that page is locked, the mapping is pinned.
433  *
434  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
435  * __GFP_FS.
436  */
437 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
438                                 struct page *page, int error)
439 {
440         lock_page(page);
441         if (page_mapping(page) == mapping)
442                 mapping_set_error(mapping, error);
443         unlock_page(page);
444 }
445
446 /* possible outcome of pageout() */
447 typedef enum {
448         /* failed to write page out, page is locked */
449         PAGE_KEEP,
450         /* move page to the active list, page is locked */
451         PAGE_ACTIVATE,
452         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
453         PAGE_SUCCESS,
454         /* page is clean and locked */
455         PAGE_CLEAN,
456 } pageout_t;
457
458 /*
459  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
460  * Calls ->writepage().
461  */
462 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
463                          struct scan_control *sc)
464 {
465         /*
466          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
467          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
468          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
469          * stalls if we need to run get_block().  We could test
470          * PagePrivate for that.
471          *
472          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
473          * this page's queue, we can perform writeback even if that
474          * will block.
475          *
476          * If the page is swapcache, write it back even if that would
477          * block, for some throttling. This happens by accident, because
478          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
479          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
480          */
481         if (!is_page_cache_freeable(page))
482                 return PAGE_KEEP;
483         if (!mapping) {
484                 /*
485                  * Some data journaling orphaned pages can have
486                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
487                  */
488                 if (page_has_private(page)) {
489                         if (try_to_free_buffers(page)) {
490                                 ClearPageDirty(page);
491                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
492                                 return PAGE_CLEAN;
493                         }
494                 }
495                 return PAGE_KEEP;
496         }
497         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
498                 return PAGE_ACTIVATE;
499         if (!may_write_to_queue(mapping->backing_dev_info, sc))
500                 return PAGE_KEEP;
501
502         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
503                 int res;
504                 struct writeback_control wbc = {
505                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
506                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
507                         .range_start = 0,
508                         .range_end = LLONG_MAX,
509                         .for_reclaim = 1,
510                 };
511
512                 SetPageReclaim(page);
513                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
514                 if (res < 0)
515                         handle_write_error(mapping, page, res);
516                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
517                         ClearPageReclaim(page);
518                         return PAGE_ACTIVATE;
519                 }
520
521                 if (!PageWriteback(page)) {
522                         /* synchronous write or broken a_ops? */
523                         ClearPageReclaim(page);
524                 }
525                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
526                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
527                 return PAGE_SUCCESS;
528         }
529
530         return PAGE_CLEAN;
531 }
532
533 /*
534  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
535  * gets returned with a refcount of 0.
536  */
537 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
538                             bool reclaimed)
539 {
540         BUG_ON(!PageLocked(page));
541         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
542
543         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
544         /*
545          * The non racy check for a busy page.
546          *
547          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
548          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
549          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
550          * here, then the following race may occur:
551          *
552          * get_user_pages(&page);
553          * [user mapping goes away]
554          * write_to(page);
555          *                              !PageDirty(page)    [good]
556          * SetPageDirty(page);
557          * put_page(page);
558          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
559          *
560          * [oops, our write_to data is lost]
561          *
562          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
563          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
564          * load is not satisfied before that of page->_count.
565          *
566          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
567          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
568          */
569         if (!page_freeze_refs(page, 2))
570                 goto cannot_free;
571         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
572         if (unlikely(PageDirty(page))) {
573                 page_unfreeze_refs(page, 2);
574                 goto cannot_free;
575         }
576
577         if (PageSwapCache(page)) {
578                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
579                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
580                 __delete_from_swap_cache(page);
581                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
582                 swapcache_free(swap);
583         } else {
584                 void (*freepage)(struct page *);
585                 void *shadow = NULL;
586
587                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
588                 /*
589                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
590                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
591                  *
592                  * But don't store shadows in an address space that is
593                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
594                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
595                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
596                  * back.
597                  */
598                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
599                     !mapping_exiting(mapping))
600                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
601                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
602                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
603
604                 if (freepage != NULL)
605                         freepage(page);
606         }
607
608         return 1;
609
610 cannot_free:
611         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
617  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
618  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
619  * this page.
620  */
621 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
622 {
623         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
624                 /*
625                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
626                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
627                  * atomic operation.
628                  */
629                 page_unfreeze_refs(page, 1);
630                 return 1;
631         }
632         return 0;
633 }
634
635 /**
636  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
637  * @page: page to be put back to appropriate lru list
638  *
639  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
640  * Page may still be unevictable for other reasons.
641  *
642  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
643  */
644 void putback_lru_page(struct page *page)
645 {
646         bool is_unevictable;
647         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
648
649         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
650
651 redo:
652         ClearPageUnevictable(page);
653
654         if (page_evictable(page)) {
655                 /*
656                  * For evictable pages, we can use the cache.
657                  * In event of a race, worst case is we end up with an
658                  * unevictable page on [in]active list.
659                  * We know how to handle that.
660                  */
661                 is_unevictable = false;
662                 lru_cache_add(page);
663         } else {
664                 /*
665                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
666                  * list.
667                  */
668                 is_unevictable = true;
669                 add_page_to_unevictable_list(page);
670                 /*
671                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
672                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
673                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
674                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
675                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
676                  * the page back to the evictable list.
677                  *
678                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
679                  */
680                 smp_mb();
681         }
682
683         /*
684          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
685          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
686          * check after we added it to the list, again.
687          */
688         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
689                 if (!isolate_lru_page(page)) {
690                         put_page(page);
691                         goto redo;
692                 }
693                 /* This means someone else dropped this page from LRU
694                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
695                  * nothing to do here.
696                  */
697         }
698
699         if (was_unevictable && !is_unevictable)
700                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
701         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
702                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
703
704         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
705 }
706
707 enum page_references {
708         PAGEREF_RECLAIM,
709         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
710         PAGEREF_KEEP,
711         PAGEREF_ACTIVATE,
712 };
713
714 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
715                                                   struct scan_control *sc)
716 {
717         int referenced_ptes, referenced_page;
718         unsigned long vm_flags;
719
720         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
721                                           &vm_flags);
722         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
723
724         /*
725          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
726          * move the page to the unevictable list.
727          */
728         if (vm_flags & VM_LOCKED)
729                 return PAGEREF_RECLAIM;
730
731         if (referenced_ptes) {
732                 if (PageSwapBacked(page))
733                         return PAGEREF_ACTIVATE;
734                 /*
735                  * All mapped pages start out with page table
736                  * references from the instantiating fault, so we need
737                  * to look twice if a mapped file page is used more
738                  * than once.
739                  *
740                  * Mark it and spare it for another trip around the
741                  * inactive list.  Another page table reference will
742                  * lead to its activation.
743                  *
744                  * Note: the mark is set for activated pages as well
745                  * so that recently deactivated but used pages are
746                  * quickly recovered.
747                  */
748                 SetPageReferenced(page);
749
750                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
751                         return PAGEREF_ACTIVATE;
752
753                 /*
754                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
755                  */
756                 if (vm_flags & VM_EXEC)
757                         return PAGEREF_ACTIVATE;
758
759                 return PAGEREF_KEEP;
760         }
761
762         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
763         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
764                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
765
766         return PAGEREF_RECLAIM;
767 }
768
769 /* Check if a page is dirty or under writeback */
770 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
771                                        bool *dirty, bool *writeback)
772 {
773         struct address_space *mapping;
774
775         /*
776          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
777          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
778          */
779         if (!page_is_file_cache(page)) {
780                 *dirty = false;
781                 *writeback = false;
782                 return;
783         }
784
785         /* By default assume that the page flags are accurate */
786         *dirty = PageDirty(page);
787         *writeback = PageWriteback(page);
788
789         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
790         if (!page_has_private(page))
791                 return;
792
793         mapping = page_mapping(page);
794         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
795                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
796 }
797
798 /*
799  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
800  */
801 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
802                                       struct zone *zone,
803                                       struct scan_control *sc,
804                                       enum ttu_flags ttu_flags,
805                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
806                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
807                                       unsigned long *ret_nr_congested,
808                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
809                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
810                                       bool force_reclaim)
811 {
812         LIST_HEAD(ret_pages);
813         LIST_HEAD(free_pages);
814         int pgactivate = 0;
815         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
816         unsigned long nr_dirty = 0;
817         unsigned long nr_congested = 0;
818         unsigned long nr_reclaimed = 0;
819         unsigned long nr_writeback = 0;
820         unsigned long nr_immediate = 0;
821
822         cond_resched();
823
824         while (!list_empty(page_list)) {
825                 struct address_space *mapping;
826                 struct page *page;
827                 int may_enter_fs;
828                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
829                 bool dirty, writeback;
830
831                 cond_resched();
832
833                 page = lru_to_page(page_list);
834                 list_del(&page->lru);
835
836                 if (!trylock_page(page))
837                         goto keep;
838
839                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
840                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
841
842                 sc->nr_scanned++;
843
844                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
845                         goto cull_mlocked;
846
847                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
848                         goto keep_locked;
849
850                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
851                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
852                         sc->nr_scanned++;
853
854                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
855                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
856
857                 /*
858                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
859                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
860                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
861                  * is all dirty unqueued pages.
862                  */
863                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
864                 if (dirty || writeback)
865                         nr_dirty++;
866
867                 if (dirty && !writeback)
868                         nr_unqueued_dirty++;
869
870                 /*
871                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
872                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
873                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
874                  * end of the LRU a second time.
875                  */
876                 mapping = page_mapping(page);
877                 if ((mapping && bdi_write_congested(mapping->backing_dev_info)) ||
878                     (writeback && PageReclaim(page)))
879                         nr_congested++;
880
881                 /*
882                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
883                  * are three cases to consider.
884                  *
885                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
886                  *    under writeback and this page is both under writeback and
887                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
888                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
889                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
890                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
891                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
892                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
893                  *    caller can stall after page list has been processed.
894                  *
895                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
896                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
897                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
898                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
899                  *
900                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
901                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
902                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
903                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
904                  *    would probably show more reasons.
905                  *
906                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
907                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
908                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
909                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
910                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
911                  *
912                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
913                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
914                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
915                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
916                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
917                  */
918                 if (PageWriteback(page)) {
919                         /* Case 1 above */
920                         if (current_is_kswapd() &&
921                             PageReclaim(page) &&
922                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
923                                 nr_immediate++;
924                                 goto keep_locked;
925
926                         /* Case 2 above */
927                         } else if (global_reclaim(sc) ||
928                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
929                                 /*
930                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
931                                  * might have just cleared PageReclaim, then
932                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
933                                  * as PageReadahead - but that does not matter
934                                  * enough to care.  What we do want is for this
935                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
936                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
937                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
938                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
939                                  */
940                                 SetPageReclaim(page);
941                                 nr_writeback++;
942
943                                 goto keep_locked;
944
945                         /* Case 3 above */
946                         } else {
947                                 wait_on_page_writeback(page);
948                         }
949                 }
950
951                 if (!force_reclaim)
952                         references = page_check_references(page, sc);
953
954                 switch (references) {
955                 case PAGEREF_ACTIVATE:
956                         goto activate_locked;
957                 case PAGEREF_KEEP:
958                         goto keep_locked;
959                 case PAGEREF_RECLAIM:
960                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
961                         ; /* try to reclaim the page below */
962                 }
963
964                 /*
965                  * Anonymous process memory has backing store?
966                  * Try to allocate it some swap space here.
967                  */
968                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
969                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
970                                 goto keep_locked;
971                         if (!add_to_swap(page, page_list))
972                                 goto activate_locked;
973                         may_enter_fs = 1;
974
975                         /* Adding to swap updated mapping */
976                         mapping = page_mapping(page);
977                 }
978
979                 /*
980                  * The page is mapped into the page tables of one or more
981                  * processes. Try to unmap it here.
982                  */
983                 if (page_mapped(page) && mapping) {
984                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
985                         case SWAP_FAIL:
986                                 goto activate_locked;
987                         case SWAP_AGAIN:
988                                 goto keep_locked;
989                         case SWAP_MLOCK:
990                                 goto cull_mlocked;
991                         case SWAP_SUCCESS:
992                                 ; /* try to free the page below */
993                         }
994                 }
995
996                 if (PageDirty(page)) {
997                         /*
998                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
999                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1000                          * if many dirty pages have been encountered.
1001                          */
1002                         if (page_is_file_cache(page) &&
1003                                         (!current_is_kswapd() ||
1004                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1005                                 /*
1006                                  * Immediately reclaim when written back.
1007                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1008                                  * except we already have the page isolated
1009                                  * and know it's dirty
1010                                  */
1011                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1012                                 SetPageReclaim(page);
1013
1014                                 goto keep_locked;
1015                         }
1016
1017                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1018                                 goto keep_locked;
1019                         if (!may_enter_fs)
1020                                 goto keep_locked;
1021                         if (!sc->may_writepage)
1022                                 goto keep_locked;
1023
1024                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1025                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1026                         case PAGE_KEEP:
1027                                 goto keep_locked;
1028                         case PAGE_ACTIVATE:
1029                                 goto activate_locked;
1030                         case PAGE_SUCCESS:
1031                                 if (PageWriteback(page))
1032                                         goto keep;
1033                                 if (PageDirty(page))
1034                                         goto keep;
1035
1036                                 /*
1037                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1038                                  * ahead and try to reclaim the page.
1039                                  */
1040                                 if (!trylock_page(page))
1041                                         goto keep;
1042                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1043                                         goto keep_locked;
1044                                 mapping = page_mapping(page);
1045                         case PAGE_CLEAN:
1046                                 ; /* try to free the page below */
1047                         }
1048                 }
1049
1050                 /*
1051                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1052                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1053                  * the page as well.
1054                  *
1055                  * We do this even if the page is PageDirty().
1056                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1057                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1058                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1059                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1060                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1061                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1062                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1063                  *
1064                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1065                  * the pages which were not successfully invalidated in
1066                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1067                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1068                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1069                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1070                  */
1071                 if (page_has_private(page)) {
1072                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1073                                 goto activate_locked;
1074                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1075                                 unlock_page(page);
1076                                 if (put_page_testzero(page))
1077                                         goto free_it;
1078                                 else {
1079                                         /*
1080                                          * rare race with speculative reference.
1081                                          * the speculative reference will free
1082                                          * this page shortly, so we may
1083                                          * increment nr_reclaimed here (and
1084                                          * leave it off the LRU).
1085                                          */
1086                                         nr_reclaimed++;
1087                                         continue;
1088                                 }
1089                         }
1090                 }
1091
1092                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1093                         goto keep_locked;
1094
1095                 /*
1096                  * At this point, we have no other references and there is
1097                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1098                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1099                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1100                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1101                  */
1102                 __clear_page_locked(page);
1103 free_it:
1104                 nr_reclaimed++;
1105
1106                 /*
1107                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1108                  * appear not as the counts should be low
1109                  */
1110                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1111                 continue;
1112
1113 cull_mlocked:
1114                 if (PageSwapCache(page))
1115                         try_to_free_swap(page);
1116                 unlock_page(page);
1117                 putback_lru_page(page);
1118                 continue;
1119
1120 activate_locked:
1121                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1122                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1123                         try_to_free_swap(page);
1124                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1125                 SetPageActive(page);
1126                 pgactivate++;
1127 keep_locked:
1128                 unlock_page(page);
1129 keep:
1130                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1131                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1132         }
1133
1134         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1135         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1136
1137         list_splice(&ret_pages, page_list);
1138         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1139
1140         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1141         *ret_nr_congested += nr_congested;
1142         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1143         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1144         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1145         return nr_reclaimed;
1146 }
1147
1148 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1149                                             struct list_head *page_list)
1150 {
1151         struct scan_control sc = {
1152                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1153                 .priority = DEF_PRIORITY,
1154                 .may_unmap = 1,
1155         };
1156         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1157         struct page *page, *next;
1158         LIST_HEAD(clean_pages);
1159
1160         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1161                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1162                     !isolated_balloon_page(page)) {
1163                         ClearPageActive(page);
1164                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1165                 }
1166         }
1167
1168         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1169                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1170                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1171         list_splice(&clean_pages, page_list);
1172         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1173         return ret;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1178  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1179  * freed elsewhere are also ignored.
1180  *
1181  * page:        page to consider
1182  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1183  *
1184  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1185  */
1186 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1187 {
1188         int ret = -EINVAL;
1189
1190         /* Only take pages on the LRU. */
1191         if (!PageLRU(page))
1192                 return ret;
1193
1194         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1195         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1196                 return ret;
1197
1198         ret = -EBUSY;
1199
1200         /*
1201          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1202          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1203          * blocking - clean pages for the most part.
1204          *
1205          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1206          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1207          *
1208          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1209          * that it is possible to migrate without blocking
1210          */
1211         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1212                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1213                 if (PageWriteback(page))
1214                         return ret;
1215
1216                 if (PageDirty(page)) {
1217                         struct address_space *mapping;
1218
1219                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1220                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1221                                 return ret;
1222
1223                         /*
1224                          * Only pages without mappings or that have a
1225                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1226                          * without blocking
1227                          */
1228                         mapping = page_mapping(page);
1229                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1230                                 return ret;
1231                 }
1232         }
1233
1234         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1235                 return ret;
1236
1237         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1238                 /*
1239                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1240                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1241                  * page release code relies on it.
1242                  */
1243                 ClearPageLRU(page);
1244                 ret = 0;
1245         }
1246
1247         return ret;
1248 }
1249
1250 /*
1251  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1252  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1253  * and working on them outside the LRU lock.
1254  *
1255  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1256  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1257  *
1258  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1259  *
1260  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1261  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1262  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1263  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1264  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1265  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1266  * @lru:        LRU list id for isolating
1267  *
1268  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1269  */
1270 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1271                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1272                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1273                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1274 {
1275         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1276         unsigned long nr_taken = 0;
1277         unsigned long scan;
1278
1279         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1280                 struct page *page;
1281                 int nr_pages;
1282
1283                 page = lru_to_page(src);
1284                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1285
1286                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1287
1288                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1289                 case 0:
1290                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1291                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1292                         list_move(&page->lru, dst);
1293                         nr_taken += nr_pages;
1294                         break;
1295
1296                 case -EBUSY:
1297                         /* else it is being freed elsewhere */
1298                         list_move(&page->lru, src);
1299                         continue;
1300
1301                 default:
1302                         BUG();
1303                 }
1304         }
1305
1306         *nr_scanned = scan;
1307         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1308                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1309         return nr_taken;
1310 }
1311
1312 /**
1313  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1314  * @page: page to isolate from its LRU list
1315  *
1316  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1317  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1318  *
1319  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1320  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1321  *
1322  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1323  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1324  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1325  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1326  *
1327  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1328  * found will be decremented.
1329  *
1330  * Restrictions:
1331  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1332  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1333  *     without a stable reference).
1334  * (2) the lru_lock must not be held.
1335  * (3) interrupts must be enabled.
1336  */
1337 int isolate_lru_page(struct page *page)
1338 {
1339         int ret = -EBUSY;
1340
1341         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1342
1343         if (PageLRU(page)) {
1344                 struct zone *zone = page_zone(page);
1345                 struct lruvec *lruvec;
1346
1347                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1348                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1349                 if (PageLRU(page)) {
1350                         int lru = page_lru(page);
1351                         get_page(page);
1352                         ClearPageLRU(page);
1353                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1354                         ret = 0;
1355                 }
1356                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1357         }
1358         return ret;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1363  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1364  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1365  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1366  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1367  */
1368 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1369                 struct scan_control *sc)
1370 {
1371         unsigned long inactive, isolated;
1372
1373         if (current_is_kswapd())
1374                 return 0;
1375
1376         if (!global_reclaim(sc))
1377                 return 0;
1378
1379         if (file) {
1380                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1381                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1382         } else {
1383                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1384                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1385         }
1386
1387         /*
1388          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1389          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1390          * deadlock.
1391          */
1392         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1393                 inactive >>= 3;
1394
1395         return isolated > inactive;
1396 }
1397
1398 static noinline_for_stack void
1399 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1400 {
1401         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1402         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1403         LIST_HEAD(pages_to_free);
1404
1405         /*
1406          * Put back any unfreeable pages.
1407          */
1408         while (!list_empty(page_list)) {
1409                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1410                 int lru;
1411
1412                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1413                 list_del(&page->lru);
1414                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1415                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1416                         putback_lru_page(page);
1417                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1418                         continue;
1419                 }
1420
1421                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1422
1423                 SetPageLRU(page);
1424                 lru = page_lru(page);
1425                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1426
1427                 if (is_active_lru(lru)) {
1428                         int file = is_file_lru(lru);
1429                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1430                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1431                 }
1432                 if (put_page_testzero(page)) {
1433                         __ClearPageLRU(page);
1434                         __ClearPageActive(page);
1435                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1436
1437                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1438                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1439                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1440                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1441                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1442                         } else
1443                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1444                 }
1445         }
1446
1447         /*
1448          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1449          */
1450         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1451 }
1452
1453 /*
1454  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1455  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1456  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1457  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1458  */
1459 static int current_may_throttle(void)
1460 {
1461         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1462                 current->backing_dev_info == NULL ||
1463                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1464 }
1465
1466 /*
1467  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1468  * of reclaimed pages
1469  */
1470 static noinline_for_stack unsigned long
1471 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1472                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1473 {
1474         LIST_HEAD(page_list);
1475         unsigned long nr_scanned;
1476         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1477         unsigned long nr_taken;
1478         unsigned long nr_dirty = 0;
1479         unsigned long nr_congested = 0;
1480         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1481         unsigned long nr_writeback = 0;
1482         unsigned long nr_immediate = 0;
1483         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1484         int file = is_file_lru(lru);
1485         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1486         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1487
1488         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1489                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1490
1491                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1492                 if (fatal_signal_pending(current))
1493                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1494         }
1495
1496         lru_add_drain();
1497
1498         if (!sc->may_unmap)
1499                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1500         if (!sc->may_writepage)
1501                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1502
1503         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1504
1505         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1506                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1507
1508         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1509         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1510
1511         if (global_reclaim(sc)) {
1512                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1513                 if (current_is_kswapd())
1514                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1515                 else
1516                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1517         }
1518         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1519
1520         if (nr_taken == 0)
1521                 return 0;
1522
1523         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1524                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1525                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1526                                 false);
1527
1528         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1529
1530         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1531
1532         if (global_reclaim(sc)) {
1533                 if (current_is_kswapd())
1534                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1535                                                nr_reclaimed);
1536                 else
1537                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1538                                                nr_reclaimed);
1539         }
1540
1541         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1542
1543         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1544
1545         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1546
1547         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1548         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1549
1550         /*
1551          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1552          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1553          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1554          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1555          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1556          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1557          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1558          * same way balance_dirty_pages() manages.
1559          *
1560          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1561          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1562          * are encountered in the nr_immediate check below.
1563          */
1564         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1565                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1566
1567         /*
1568          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1569          * stalling for global reclaim
1570          */
1571         if (global_reclaim(sc)) {
1572                 /*
1573                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1574                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1575                  */
1576                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1577                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1578
1579                 /*
1580                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1581                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1582                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1583                  * reclaim context.
1584                  */
1585                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1586                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1587
1588                 /*
1589                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1590                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1591                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1592                  * they are written so also forcibly stall.
1593                  */
1594                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1595                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1596         }
1597
1598         /*
1599          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1600          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1601          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1602          */
1603         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1604             current_may_throttle())
1605                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1606
1607         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1608                 zone_idx(zone),
1609                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1610                 sc->priority,
1611                 trace_shrink_flags(file));
1612         return nr_reclaimed;
1613 }
1614
1615 /*
1616  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1617  *
1618  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1619  * processes, from rmap.
1620  *
1621  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1622  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1623  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1624  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1625  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1626  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1627  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1628  *
1629  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1630  * But we had to alter page->flags anyway.
1631  */
1632
1633 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1634                                      struct list_head *list,
1635                                      struct list_head *pages_to_free,
1636                                      enum lru_list lru)
1637 {
1638         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1639         unsigned long pgmoved = 0;
1640         struct page *page;
1641         int nr_pages;
1642
1643         while (!list_empty(list)) {
1644                 page = lru_to_page(list);
1645                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1646
1647                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1648                 SetPageLRU(page);
1649
1650                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1651                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1652                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1653                 pgmoved += nr_pages;
1654
1655                 if (put_page_testzero(page)) {
1656                         __ClearPageLRU(page);
1657                         __ClearPageActive(page);
1658                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1659
1660                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1661                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1662                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1663                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1664                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1665                         } else
1666                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1667                 }
1668         }
1669         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1670         if (!is_active_lru(lru))
1671                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1672 }
1673
1674 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1675                                struct lruvec *lruvec,
1676                                struct scan_control *sc,
1677                                enum lru_list lru)
1678 {
1679         unsigned long nr_taken;
1680         unsigned long nr_scanned;
1681         unsigned long vm_flags;
1682         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1683         LIST_HEAD(l_active);
1684         LIST_HEAD(l_inactive);
1685         struct page *page;
1686         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1687         unsigned long nr_rotated = 0;
1688         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1689         int file = is_file_lru(lru);
1690         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1691
1692         lru_add_drain();
1693
1694         if (!sc->may_unmap)
1695                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1696         if (!sc->may_writepage)
1697                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1698
1699         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1700
1701         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1702                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1703         if (global_reclaim(sc))
1704                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1705
1706         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1707
1708         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1709         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1710         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1711         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1712
1713         while (!list_empty(&l_hold)) {
1714                 cond_resched();
1715                 page = lru_to_page(&l_hold);
1716                 list_del(&page->lru);
1717
1718                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1719                         putback_lru_page(page);
1720                         continue;
1721                 }
1722
1723                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1724                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1725                                 if (page_has_private(page))
1726                                         try_to_release_page(page, 0);
1727                                 unlock_page(page);
1728                         }
1729                 }
1730
1731                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1732                                     &vm_flags)) {
1733                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1734                         /*
1735                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1736                          * give them one more trip around the active list. So
1737                          * that executable code get better chances to stay in
1738                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1739                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1740                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1741                          * so we ignore them here.
1742                          */
1743                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1744                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1745                                 continue;
1746                         }
1747                 }
1748
1749                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1750                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1751         }
1752
1753         /*
1754          * Move pages back to the lru list.
1755          */
1756         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1757         /*
1758          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1759          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1760          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1761          * get_scan_count.
1762          */
1763         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1764
1765         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1766         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1767         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1768         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1769
1770         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1771         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1772 }
1773
1774 #ifdef CONFIG_SWAP
1775 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1776 {
1777         unsigned long active, inactive;
1778
1779         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1780         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1781
1782         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1783                 return 1;
1784
1785         return 0;
1786 }
1787
1788 /**
1789  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1790  * @lruvec: LRU vector to check
1791  *
1792  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1793  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1794  */
1795 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1796 {
1797         /*
1798          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1799          * is pointless.
1800          */
1801         if (!total_swap_pages)
1802                 return 0;
1803
1804         if (!mem_cgroup_disabled())
1805                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1806
1807         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1808 }
1809 #else
1810 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1811 {
1812         return 0;
1813 }
1814 #endif
1815
1816 /**
1817  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1818  * @lruvec: LRU vector to check
1819  *
1820  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1821  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1822  * than half of the file pages are on the inactive list.
1823  *
1824  * Once we get to that situation, protect the system's working
1825  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1826  *
1827  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1828  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1829  */
1830 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1831 {
1832         unsigned long inactive;
1833         unsigned long active;
1834
1835         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1836         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1837
1838         return active > inactive;
1839 }
1840
1841 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1842 {
1843         if (is_file_lru(lru))
1844                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1845         else
1846                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1847 }
1848
1849 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1850                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1851 {
1852         if (is_active_lru(lru)) {
1853                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1854                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1855                 return 0;
1856         }
1857
1858         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1859 }
1860
1861 enum scan_balance {
1862         SCAN_EQUAL,
1863         SCAN_FRACT,
1864         SCAN_ANON,
1865         SCAN_FILE,
1866 };
1867
1868 /*
1869  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1870  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1871  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1872  * onto the active list instead of evict.
1873  *
1874  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1875  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1876  */
1877 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1878                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
1879 {
1880         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1881         u64 fraction[2];
1882         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1883         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1884         unsigned long anon_prio, file_prio;
1885         enum scan_balance scan_balance;
1886         unsigned long anon, file;
1887         bool force_scan = false;
1888         unsigned long ap, fp;
1889         enum lru_list lru;
1890         bool some_scanned;
1891         int pass;
1892
1893         /*
1894          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1895          * results in no scanning on this priority and a potential
1896          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1897          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1898          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1899          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1900          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1901          * well.
1902          */
1903         if (current_is_kswapd() && !zone_reclaimable(zone))
1904                 force_scan = true;
1905         if (!global_reclaim(sc))
1906                 force_scan = true;
1907
1908         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1909         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1910                 scan_balance = SCAN_FILE;
1911                 goto out;
1912         }
1913
1914         /*
1915          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1916          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1917          * disable swapping for individual groups completely when
1918          * using the memory controller's swap limit feature would be
1919          * too expensive.
1920          */
1921         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1922                 scan_balance = SCAN_FILE;
1923                 goto out;
1924         }
1925
1926         /*
1927          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1928          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1929          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1930          */
1931         if (!sc->priority && swappiness) {
1932                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1933                 goto out;
1934         }
1935
1936         /*
1937          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1938          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1939          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1940          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1941          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1942          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1943          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1944          */
1945         if (global_reclaim(sc)) {
1946                 unsigned long zonefile;
1947                 unsigned long zonefree;
1948
1949                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1950                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
1951                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1952
1953                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
1954                         scan_balance = SCAN_ANON;
1955                         goto out;
1956                 }
1957         }
1958
1959         /*
1960          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1961          * anything from the anonymous working set right now.
1962          */
1963         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1964                 scan_balance = SCAN_FILE;
1965                 goto out;
1966         }
1967
1968         scan_balance = SCAN_FRACT;
1969
1970         /*
1971          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1972          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1973          */
1974         anon_prio = swappiness;
1975         file_prio = 200 - anon_prio;
1976
1977         /*
1978          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1979          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1980          * ratios to determine how valuable each cache is.
1981          *
1982          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1983          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1984          * up weighing recent references more than old ones.
1985          *
1986          * anon in [0], file in [1]
1987          */
1988
1989         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
1990                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1991         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
1992                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1993
1994         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1995         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
1996                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
1997                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
1998         }
1999
2000         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2001                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2002                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2003         }
2004
2005         /*
2006          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2007          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2008          * each list that were recently referenced and in active use.
2009          */
2010         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2011         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2012
2013         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2014         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2015         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2016
2017         fraction[0] = ap;
2018         fraction[1] = fp;
2019         denominator = ap + fp + 1;
2020 out:
2021         some_scanned = false;
2022         /* Only use force_scan on second pass. */
2023         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2024                 for_each_evictable_lru(lru) {
2025                         int file = is_file_lru(lru);
2026                         unsigned long size;
2027                         unsigned long scan;
2028
2029                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2030                         scan = size >> sc->priority;
2031
2032                         if (!scan && pass && force_scan)
2033                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2034
2035                         switch (scan_balance) {
2036                         case SCAN_EQUAL:
2037                                 /* Scan lists relative to size */
2038                                 break;
2039                         case SCAN_FRACT:
2040                                 /*
2041                                  * Scan types proportional to swappiness and
2042                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2043                                  */
2044                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2045                                                         denominator);
2046                                 break;
2047                         case SCAN_FILE:
2048                         case SCAN_ANON:
2049                                 /* Scan one type exclusively */
2050                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2051                                         scan = 0;
2052                                 break;
2053                         default:
2054                                 /* Look ma, no brain */
2055                                 BUG();
2056                         }
2057                         nr[lru] = scan;
2058                         /*
2059                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2060                          * if we found something to scan.
2061                          */
2062                         some_scanned |= !!scan;
2063                 }
2064         }
2065 }
2066
2067 /*
2068  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2069  */
2070 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2071                           struct scan_control *sc)
2072 {
2073         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2074         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2075         unsigned long nr_to_scan;
2076         enum lru_list lru;
2077         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2078         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2079         struct blk_plug plug;
2080         bool scan_adjusted;
2081
2082         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr);
2083
2084         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2085         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2086
2087         /*
2088          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2089          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2090          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2091          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2092          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2093          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2094          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2095          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2096          * dropped to zero at the first pass.
2097          */
2098         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2099                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2100
2101         blk_start_plug(&plug);
2102         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2103                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2104                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2105                 unsigned long nr_scanned;
2106
2107                 for_each_evictable_lru(lru) {
2108                         if (nr[lru]) {
2109                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2110                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2111
2112                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2113                                                             lruvec, sc);
2114                         }
2115                 }
2116
2117                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2118                         continue;
2119
2120                 /*
2121                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2122                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2123                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2124                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2125                  * proportional to the original scan target.
2126                  */
2127                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2128                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2129
2130                 /*
2131                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2132                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2133                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2134                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2135                  */
2136                 if (!nr_file || !nr_anon)
2137                         break;
2138
2139                 if (nr_file > nr_anon) {
2140                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2141                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2142                         lru = LRU_BASE;
2143                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2144                 } else {
2145                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2146                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2147                         lru = LRU_FILE;
2148                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2149                 }
2150
2151                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2152                 nr[lru] = 0;
2153                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2154
2155                 /*
2156                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2157                  * scan target and the percentage scanning already complete
2158                  */
2159                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2160                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2161                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2162                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2163
2164                 lru += LRU_ACTIVE;
2165                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2166                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2167                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2168
2169                 scan_adjusted = true;
2170         }
2171         blk_finish_plug(&plug);
2172         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2173
2174         /*
2175          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2176          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2177          */
2178         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2179                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2180                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2181
2182         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2183 }
2184
2185 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2186 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2187 {
2188         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2189                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2190                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2191                 return true;
2192
2193         return false;
2194 }
2195
2196 /*
2197  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2198  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2199  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2200  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2201  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2202  */
2203 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2204                                         unsigned long nr_reclaimed,
2205                                         unsigned long nr_scanned,
2206                                         struct scan_control *sc)
2207 {
2208         unsigned long pages_for_compaction;
2209         unsigned long inactive_lru_pages;
2210
2211         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2212         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2213                 return false;
2214
2215         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2216         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2217                 /*
2218                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2219                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2220                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2221                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2222                  */
2223                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2224                         return false;
2225         } else {
2226                 /*
2227                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2228                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2229                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2230                  * pages that were scanned. This will return to the
2231                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2232                  * the resulting allocation attempt fails
2233                  */
2234                 if (!nr_reclaimed)
2235                         return false;
2236         }
2237
2238         /*
2239          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2240          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2241          */
2242         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2243         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2244         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2245                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2246         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2247                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2248                 return true;
2249
2250         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2251         switch (compaction_suitable(zone, sc->order)) {
2252         case COMPACT_PARTIAL:
2253         case COMPACT_CONTINUE:
2254                 return false;
2255         default:
2256                 return true;
2257         }
2258 }
2259
2260 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2261 {
2262         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2263         bool reclaimable = false;
2264
2265         do {
2266                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2267                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2268                         .zone = zone,
2269                         .priority = sc->priority,
2270                 };
2271                 struct mem_cgroup *memcg;
2272
2273                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2274                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2275
2276                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2277                 do {
2278                         struct lruvec *lruvec;
2279                         int swappiness;
2280
2281                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2282                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2283
2284                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc);
2285
2286                         /*
2287                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2288                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2289                          * zone.
2290                          *
2291                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2292                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2293                          * retry with decreasing priority if one round over the
2294                          * whole hierarchy is not sufficient.
2295                          */
2296                         if (!global_reclaim(sc) &&
2297                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2298                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2299                                 break;
2300                         }
2301                         memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim);
2302                 } while (memcg);
2303
2304                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2305                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2306                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2307
2308                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2309                         reclaimable = true;
2310
2311         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2312                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2313
2314         return reclaimable;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2319  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2320  */
2321 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2322 {
2323         unsigned long balance_gap, watermark;
2324         bool watermark_ok;
2325
2326         /*
2327          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2328          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2329          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2330          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2331          */
2332         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2333                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2334         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2335         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2336
2337         /*
2338          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2339          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2340          */
2341         if (compaction_deferred(zone, order))
2342                 return watermark_ok;
2343
2344         /*
2345          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2346          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2347          */
2348         if (compaction_suitable(zone, order) == COMPACT_SKIPPED)
2349                 return false;
2350
2351         return watermark_ok;
2352 }
2353
2354 /*
2355  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2356  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2357  * request.
2358  *
2359  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2360  * Because:
2361  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2362  *    allocation or
2363  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2364  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2365  *    zone defense algorithm.
2366  *
2367  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2368  * scan then give up on it.
2369  *
2370  * Returns true if a zone was reclaimable.
2371  */
2372 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2373 {
2374         struct zoneref *z;
2375         struct zone *zone;
2376         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2377         unsigned long nr_soft_scanned;
2378         unsigned long lru_pages = 0;
2379         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2380         gfp_t orig_mask;
2381         struct shrink_control shrink = {
2382                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2383         };
2384         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2385         bool reclaimable = false;
2386
2387         /*
2388          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2389          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2390          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2391          */
2392         orig_mask = sc->gfp_mask;
2393         if (buffer_heads_over_limit)
2394                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2395
2396         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2397
2398         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2399                                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2400                 if (!populated_zone(zone))
2401                         continue;
2402                 /*
2403                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2404                  * to global LRU.
2405                  */
2406                 if (global_reclaim(sc)) {
2407                         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2408                                 continue;
2409
2410                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2411                         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2412
2413                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2414                             !zone_reclaimable(zone))
2415                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2416
2417                         /*
2418                          * If we already have plenty of memory free for
2419                          * compaction in this zone, don't free any more.
2420                          * Even though compaction is invoked for any
2421                          * non-zero order, only frequent costly order
2422                          * reclamation is disruptive enough to become a
2423                          * noticeable problem, like transparent huge
2424                          * page allocations.
2425                          */
2426                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2427                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2428                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2429                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2430                                 sc->compaction_ready = true;
2431                                 continue;
2432                         }
2433
2434                         /*
2435                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2436                          * and returns the number of reclaimed pages and
2437                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2438                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2439                          */
2440                         nr_soft_scanned = 0;
2441                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2442                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2443                                                 &nr_soft_scanned);
2444                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2445                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2446                         if (nr_soft_reclaimed)
2447                                 reclaimable = true;
2448                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2449                 }
2450
2451                 if (shrink_zone(zone, sc))
2452                         reclaimable = true;
2453
2454                 if (global_reclaim(sc) &&
2455                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2456                         reclaimable = true;
2457         }
2458
2459         /*
2460          * Don't shrink slabs when reclaiming memory from over limit cgroups
2461          * but do shrink slab at least once when aborting reclaim for
2462          * compaction to avoid unevenly scanning file/anon LRU pages over slab
2463          * pages.
2464          */
2465         if (global_reclaim(sc)) {
2466                 shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2467                 if (reclaim_state) {
2468                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2469                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2470                 }
2471         }
2472
2473         /*
2474          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2475          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2476          */
2477         sc->gfp_mask = orig_mask;
2478
2479         return reclaimable;
2480 }
2481
2482 /*
2483  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2484  *
2485  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2486  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2487  *
2488  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2489  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2490  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2491  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2492  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2493  * work, and the allocation attempt will fail.
2494  *
2495  * returns:     0, if no pages reclaimed
2496  *              else, the number of pages reclaimed
2497  */
2498 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2499                                           struct scan_control *sc)
2500 {
2501         unsigned long total_scanned = 0;
2502         unsigned long writeback_threshold;
2503         bool zones_reclaimable;
2504
2505         delayacct_freepages_start();
2506
2507         if (global_reclaim(sc))
2508                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2509
2510         do {
2511                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2512                                 sc->priority);
2513                 sc->nr_scanned = 0;
2514                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2515
2516                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2517                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2518                         break;
2519
2520                 if (sc->compaction_ready)
2521                         break;
2522
2523                 /*
2524                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2525                  * writepage even in laptop mode.
2526                  */
2527                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2528                         sc->may_writepage = 1;
2529
2530                 /*
2531                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2532                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2533                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2534                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2535                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2536                  */
2537                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2538                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2539                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2540                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2541                         sc->may_writepage = 1;
2542                 }
2543         } while (--sc->priority >= 0);
2544
2545         delayacct_freepages_end();
2546
2547         if (sc->nr_reclaimed)
2548                 return sc->nr_reclaimed;
2549
2550         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2551         if (sc->compaction_ready)
2552                 return 1;
2553
2554         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2555         if (zones_reclaimable)
2556                 return 1;
2557
2558         return 0;
2559 }
2560
2561 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2562 {
2563         struct zone *zone;
2564         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2565         unsigned long free_pages = 0;
2566         int i;
2567         bool wmark_ok;
2568
2569         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2570                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2571                 if (!populated_zone(zone))
2572                         continue;
2573
2574                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2575                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2576         }
2577
2578         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2579         if (!pfmemalloc_reserve)
2580                 return true;
2581
2582         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2583
2584         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2585         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2586                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2587                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2588                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2589         }
2590
2591         return wmark_ok;
2592 }
2593
2594 /*
2595  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2596  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2597  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2598  * when the low watermark is reached.
2599  *
2600  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2601  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2602  */
2603 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2604                                         nodemask_t *nodemask)
2605 {
2606         struct zoneref *z;
2607         struct zone *zone;
2608         pg_data_t *pgdat = NULL;
2609
2610         /*
2611          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2612          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2613          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2614          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2615          * processes to block on log_wait_commit().
2616          */
2617         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2618                 goto out;
2619
2620         /*
2621          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2622          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2623          */
2624         if (fatal_signal_pending(current))
2625                 goto out;
2626
2627         /*
2628          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2629          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2630          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2631          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2632          *
2633          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2634          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2635          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2636          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2637          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2638          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2639          * should make reasonable progress.
2640          */
2641         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2642                                         gfp_mask, nodemask) {
2643                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2644                         continue;
2645
2646                 /* Throttle based on the first usable node */
2647                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2648                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2649                         goto out;
2650                 break;
2651         }
2652
2653         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2654         if (!pgdat)
2655                 goto out;
2656
2657         /* Account for the throttling */
2658         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2659
2660         /*
2661          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2662          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2663          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2664          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2665          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2666          * second before continuing.
2667          */
2668         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2669                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2670                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2671
2672                 goto check_pending;
2673         }
2674
2675         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2676         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2677                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2678
2679 check_pending:
2680         if (fatal_signal_pending(current))
2681                 return true;
2682
2683 out:
2684         return false;
2685 }
2686
2687 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2688                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2689 {
2690         unsigned long nr_reclaimed;
2691         struct scan_control sc = {
2692                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2693                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2694                 .order = order,
2695                 .nodemask = nodemask,
2696                 .priority = DEF_PRIORITY,
2697                 .may_writepage = !laptop_mode,
2698                 .may_unmap = 1,
2699                 .may_swap = 1,
2700         };
2701
2702         /*
2703          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2704          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2705          * point.
2706          */
2707         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2708                 return 1;
2709
2710         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2711                                 sc.may_writepage,
2712                                 gfp_mask);
2713
2714         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2715
2716         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2717
2718         return nr_reclaimed;
2719 }
2720
2721 #ifdef CONFIG_MEMCG
2722
2723 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2724                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2725                                                 struct zone *zone,
2726                                                 unsigned long *nr_scanned)
2727 {
2728         struct scan_control sc = {
2729                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2730                 .target_mem_cgroup = memcg,
2731                 .may_writepage = !laptop_mode,
2732                 .may_unmap = 1,
2733                 .may_swap = !noswap,
2734         };
2735         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2736         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2737
2738         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2739                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2740
2741         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2742                                                       sc.may_writepage,
2743                                                       sc.gfp_mask);
2744
2745         /*
2746          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2747          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2748          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2749          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2750          * the priority and make it zero.
2751          */
2752         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc);
2753
2754         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2755
2756         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2757         return sc.nr_reclaimed;
2758 }
2759
2760 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2761                                            unsigned long nr_pages,
2762                                            gfp_t gfp_mask,
2763                                            bool may_swap)
2764 {
2765         struct zonelist *zonelist;
2766         unsigned long nr_reclaimed;
2767         int nid;
2768         struct scan_control sc = {
2769                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2770                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2771                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2772                 .target_mem_cgroup = memcg,
2773                 .priority = DEF_PRIORITY,
2774                 .may_writepage = !laptop_mode,
2775                 .may_unmap = 1,
2776                 .may_swap = may_swap,
2777         };
2778
2779         /*
2780          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2781          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2782          * scan does not need to be the current node.
2783          */
2784         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2785
2786         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2787
2788         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2789                                             sc.may_writepage,
2790                                             sc.gfp_mask);
2791
2792         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2793
2794         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2795
2796         return nr_reclaimed;
2797 }
2798 #endif
2799
2800 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2801 {
2802         struct mem_cgroup *memcg;
2803
2804         if (!total_swap_pages)
2805                 return;
2806
2807         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2808         do {
2809                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2810
2811                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2812                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2813                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2814
2815                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2816         } while (memcg);
2817 }
2818
2819 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2820                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2821 {
2822         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2823                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2824                 return false;
2825
2826         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2827             compaction_suitable(zone, order) == COMPACT_SKIPPED)
2828                 return false;
2829
2830         return true;
2831 }
2832
2833 /*
2834  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2835  *
2836  * For order-0, all zones must be balanced!
2837  *
2838  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2839  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2840  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2841  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2842  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2843  * imbalanced zones.
2844  * The choice of 25% is due to
2845  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2846  *     reasonable sized machine
2847  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2848  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2849  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2850  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2851  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2852  */
2853 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2854 {
2855         unsigned long managed_pages = 0;
2856         unsigned long balanced_pages = 0;
2857         int i;
2858
2859         /* Check the watermark levels */
2860         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2861                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2862
2863                 if (!populated_zone(zone))
2864                         continue;
2865
2866                 managed_pages += zone->managed_pages;
2867
2868                 /*
2869                  * A special case here:
2870                  *
2871                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2872                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2873                  * they must be considered balanced here as well!
2874                  */
2875                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2876                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2877                         continue;
2878                 }
2879
2880                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2881                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2882                 else if (!order)
2883                         return false;
2884         }
2885
2886         if (order)
2887                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2888         else
2889                 return true;
2890 }
2891
2892 /*
2893  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2894  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2895  *
2896  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2897  */
2898 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2899                                         int classzone_idx)
2900 {
2901         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2902         if (remaining)
2903                 return false;
2904
2905         /*
2906          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2907          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2908          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2909          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2910          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2911          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2912          * kswapd and get throttled again
2913          */
2914         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2915                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2916                 return false;
2917         }
2918
2919         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2920 }
2921
2922 /*
2923  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2924  * the high watermark.
2925  *
2926  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2927  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2928  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2929  */
2930 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2931                                int classzone_idx,
2932                                struct scan_control *sc,
2933                                unsigned long lru_pages,
2934                                unsigned long *nr_attempted)
2935 {
2936         int testorder = sc->order;
2937         unsigned long balance_gap;
2938         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2939         struct shrink_control shrink = {
2940                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2941         };
2942         bool lowmem_pressure;
2943
2944         /* Reclaim above the high watermark. */
2945         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2946
2947         /*
2948          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2949          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2950          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2951          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2952          */
2953         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2954                         compaction_suitable(zone, sc->order) !=
2955                                 COMPACT_SKIPPED)
2956                 testorder = 0;
2957
2958         /*
2959          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
2960          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
2961          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
2962          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
2963          */
2964         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2965                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2966
2967         /*
2968          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
2969          * reclaim is necessary
2970          */
2971         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
2972         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
2973                                                 balance_gap, classzone_idx))
2974                 return true;
2975
2976         shrink_zone(zone, sc);
2977         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2978         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2979
2980         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2981         shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2982         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2983
2984         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
2985         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
2986
2987         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
2988
2989         /*
2990          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
2991          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
2992          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
2993          * waits.
2994          */
2995         if (zone_reclaimable(zone) &&
2996             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
2997                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
2998                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
2999         }
3000
3001         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3002 }
3003
3004 /*
3005  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3006  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3007  *
3008  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3009  *
3010  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3011  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3012  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3013  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3014  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3015  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3016  * the zone for when the problem goes away.
3017  *
3018  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3019  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3020  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3021  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3022  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3023  * of pages is balanced across the zones.
3024  */
3025 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3026                                                         int *classzone_idx)
3027 {
3028         int i;
3029         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3030         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3031         unsigned long nr_soft_scanned;
3032         struct scan_control sc = {
3033                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3034                 .order = order,
3035                 .priority = DEF_PRIORITY,
3036                 .may_writepage = !laptop_mode,
3037                 .may_unmap = 1,
3038                 .may_swap = 1,
3039         };
3040         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3041
3042         do {
3043                 unsigned long lru_pages = 0;
3044                 unsigned long nr_attempted = 0;
3045                 bool raise_priority = true;
3046                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3047
3048                 sc.nr_reclaimed = 0;
3049
3050                 /*
3051                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3052                  * zone which needs scanning
3053                  */
3054                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3055                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3056
3057                         if (!populated_zone(zone))
3058                                 continue;
3059
3060                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3061                             !zone_reclaimable(zone))
3062                                 continue;
3063
3064                         /*
3065                          * Do some background aging of the anon list, to give
3066                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3067                          */
3068                         age_active_anon(zone, &sc);
3069
3070                         /*
3071                          * If the number of buffer_heads in the machine
3072                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3073                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3074                          * it to relieve lowmem pressure.
3075                          */
3076                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3077                                 end_zone = i;
3078                                 break;
3079                         }
3080
3081                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3082                                 end_zone = i;
3083                                 break;
3084                         } else {
3085                                 /*
3086                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3087                                  * flags
3088                                  */
3089                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3090                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3091                         }
3092                 }
3093
3094                 if (i < 0)
3095                         goto out;
3096
3097                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3098                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3099
3100                         if (!populated_zone(zone))
3101                                 continue;
3102
3103                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
3104
3105                         /*
3106                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3107                          * not call compaction as it is expected that the
3108                          * necessary pages are already available.
3109                          */
3110                         if (pgdat_needs_compaction &&
3111                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3112                                                 low_wmark_pages(zone),
3113                                                 *classzone_idx, 0))
3114                                 pgdat_needs_compaction = false;
3115                 }
3116
3117                 /*
3118                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3119                  * even in laptop mode.
3120                  */
3121                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3122                         sc.may_writepage = 1;
3123
3124                 /*
3125                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3126                  * at the last zone which needs scanning.
3127                  *
3128                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3129                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3130                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3131                  * cause too much scanning of the lower zones.
3132                  */
3133                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3134                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3135
3136                         if (!populated_zone(zone))
3137                                 continue;
3138
3139                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3140                             !zone_reclaimable(zone))
3141                                 continue;
3142
3143                         sc.nr_scanned = 0;
3144
3145                         nr_soft_scanned = 0;
3146                         /*
3147                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3148                          */
3149                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3150                                                         order, sc.gfp_mask,
3151                                                         &nr_soft_scanned);
3152                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3153
3154                         /*
3155                          * There should be no need to raise the scanning
3156                          * priority if enough pages are already being scanned
3157                          * that that high watermark would be met at 100%
3158                          * efficiency.
3159                          */
3160                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone, &sc,
3161                                         lru_pages, &nr_attempted))
3162                                 raise_priority = false;
3163                 }
3164
3165                 /*
3166                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3167                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3168                  * able to safely make forward progress. Wake them
3169                  */
3170                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3171                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3172                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3173
3174                 /*
3175                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3176                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3177                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3178                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3179                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3180                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3181                  */
3182                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3183                         order = sc.order = 0;
3184
3185                 /* Check if kswapd should be suspending */
3186                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3187                         break;
3188
3189                 /*
3190                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3191                  * high watermark number of pages as requsted
3192                  */
3193                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3194                         compact_pgdat(pgdat, order);
3195
3196                 /*
3197                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3198                  * progress in reclaiming pages
3199                  */
3200                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3201                         sc.priority--;
3202         } while (sc.priority >= 1 &&
3203                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3204
3205 out:
3206         /*
3207          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3208          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3209          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3210          * was awake, order will remain at the higher level
3211          */
3212         *classzone_idx = end_zone;
3213         return order;
3214 }
3215
3216 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3217 {
3218         long remaining = 0;
3219         DEFINE_WAIT(wait);
3220
3221         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3222                 return;
3223
3224         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3225
3226         /* Try to sleep for a short interval */
3227         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3228                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3229                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3230                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3231         }
3232
3233         /*
3234          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3235          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3236          */
3237         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3238                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3239
3240                 /*
3241                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3242                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3243                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3244                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3245                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3246                  * them before going back to sleep.
3247                  */
3248                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3249
3250                 /*
3251                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3252                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3253                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3254                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3255                  */
3256                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3257
3258                 if (!kthread_should_stop())
3259                         schedule();
3260
3261                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3262         } else {
3263                 if (remaining)
3264                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3265                 else
3266                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3267         }
3268         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3269 }
3270
3271 /*
3272  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3273  * from the init process.
3274  *
3275  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3276  * free memory available even if there is no other activity
3277  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3278  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3279  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3280  *
3281  * If there are applications that are active memory-allocators
3282  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3283  */
3284 static int kswapd(void *p)
3285 {
3286         unsigned long order, new_order;
3287         unsigned balanced_order;
3288         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3289         int balanced_classzone_idx;
3290         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3291         struct task_struct *tsk = current;
3292
3293         struct reclaim_state reclaim_state = {
3294                 .reclaimed_slab = 0,
3295         };
3296         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3297
3298         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3299
3300         if (!cpumask_empty(cpumask))
3301                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3302         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3303
3304         /*
3305          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3306          * and that if we need more memory we should get access to it
3307          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3308          * never get caught in the normal page freeing logic.
3309          *
3310          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3311          * you need a small amount of memory in order to be able to
3312          * page out something else, and this flag essentially protects
3313          * us from recursively trying to free more memory as we're
3314          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3315          */
3316         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3317         set_freezable();
3318
3319         order = new_order = 0;
3320         balanced_order = 0;
3321         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3322         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3323         for ( ; ; ) {
3324                 bool ret;
3325
3326                 /*
3327                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3328                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3329                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3330                  */
3331                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3332                                         balanced_order == new_order) {
3333                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3334                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3335                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3336                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3337                 }
3338
3339                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3340                         /*
3341                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3342                          * allocation or has tigher zone constraints
3343                          */
3344                         order = new_order;
3345                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3346                 } else {
3347                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3348                                                 balanced_classzone_idx);
3349                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3350                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3351                         new_order = order;
3352                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3353                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3354                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3355                 }
3356
3357                 ret = try_to_freeze();
3358                 if (kthread_should_stop())
3359                         break;
3360
3361                 /*
3362                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3363                  * after returning from the refrigerator
3364                  */
3365                 if (!ret) {
3366                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3367                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3368                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3369                                                 &balanced_classzone_idx);
3370                 }
3371         }
3372
3373         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3374         current->reclaim_state = NULL;
3375         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3376
3377         return 0;
3378 }
3379
3380 /*
3381  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3382  */
3383 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3384 {
3385         pg_data_t *pgdat;
3386
3387         if (!populated_zone(zone))
3388                 return;
3389
3390         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
3391                 return;
3392         pgdat = zone->zone_pgdat;
3393         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3394                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3395                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3396         }
3397         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3398                 return;
3399         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3400                 return;
3401
3402         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3403         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3404 }
3405
3406 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3407 /*
3408  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3409  * freed pages.
3410  *
3411  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3412  * LRU order by reclaiming preferentially
3413  * inactive > active > active referenced > active mapped
3414  */
3415 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3416 {
3417         struct reclaim_state reclaim_state;
3418         struct scan_control sc = {
3419                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3420                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3421                 .priority = DEF_PRIORITY,
3422                 .may_writepage = 1,
3423                 .may_unmap = 1,
3424                 .may_swap = 1,
3425                 .hibernation_mode = 1,
3426         };
3427         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3428         struct task_struct *p = current;
3429         unsigned long nr_reclaimed;
3430
3431         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3432         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3433         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3434         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3435
3436         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3437
3438         p->reclaim_state = NULL;
3439         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3440         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3441
3442         return nr_reclaimed;
3443 }
3444 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3445
3446 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3447    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3448    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3449    restore their cpu bindings. */
3450 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3451                         void *hcpu)
3452 {
3453         int nid;
3454
3455         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3456                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3457                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3458                         const struct cpumask *mask;
3459
3460                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3461
3462                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3463                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3464                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3465                 }
3466         }
3467         return NOTIFY_OK;
3468 }
3469
3470 /*
3471  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3472  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3473  */
3474 int kswapd_run(int nid)
3475 {
3476         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3477         int ret = 0;
3478
3479         if (pgdat->kswapd)
3480                 return 0;
3481
3482         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3483         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3484                 /* failure at boot is fatal */
3485                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3486                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3487                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3488                 pgdat->kswapd = NULL;
3489         }
3490         return ret;
3491 }
3492
3493 /*
3494  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3495  * hold mem_hotplug_begin/end().
3496  */
3497 void kswapd_stop(int nid)
3498 {
3499         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3500
3501         if (kswapd) {
3502                 kthread_stop(kswapd);
3503                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3504         }
3505 }
3506
3507 static int __init kswapd_init(void)
3508 {
3509         int nid;
3510
3511         swap_setup();
3512         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3513                 kswapd_run(nid);
3514         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3515         return 0;
3516 }
3517
3518 module_init(kswapd_init)
3519
3520 #ifdef CONFIG_NUMA
3521 /*
3522  * Zone reclaim mode
3523  *
3524  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3525  * the watermarks.
3526  */
3527 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3528
3529 #define RECLAIM_OFF 0
3530 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3531 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3532 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3533
3534 /*
3535  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3536  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3537  * a zone.
3538  */
3539 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3540
3541 /*
3542  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3543  * occur.
3544  */
3545 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3546
3547 /*
3548  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3549  * slab reclaim needs to occur.
3550  */
3551 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3552
3553 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3554 {
3555         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3556         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3557                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3558
3559         /*
3560          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3561          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3562          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3563          */
3564         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3565 }
3566
3567 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3568 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3569 {
3570         long nr_pagecache_reclaimable;
3571         long delta = 0;
3572
3573         /*
3574          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3575          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3576          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3577          * a better estimate
3578          */
3579         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3580                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3581         else
3582                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3583
3584         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3585         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3586                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3587
3588         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3589         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3590                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3591
3592         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3593 }
3594
3595 /*
3596  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3597  */
3598 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3599 {
3600         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3601         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3602         struct task_struct *p = current;
3603         struct reclaim_state reclaim_state;
3604         struct scan_control sc = {
3605                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3606                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3607                 .order = order,
3608                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3609                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3610                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3611                 .may_swap = 1,
3612         };
3613         struct shrink_control shrink = {
3614                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3615         };
3616         unsigned long nr_slab_pages0, nr_slab_pages1;
3617
3618         cond_resched();
3619         /*
3620          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3621          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3622          * and RECLAIM_SWAP.
3623          */
3624         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3625         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3626         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3627         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3628
3629         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3630                 /*
3631                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3632                  * priorities until we have enough memory freed.
3633                  */
3634                 do {
3635                         shrink_zone(zone, &sc);
3636                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3637         }
3638
3639         nr_slab_pages0 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3640         if (nr_slab_pages0 > zone->min_slab_pages) {
3641                 /*
3642                  * shrink_slab() does not currently allow us to determine how
3643                  * many pages were freed in this zone. So we take the current
3644                  * number of slab pages and shake the slab until it is reduced
3645                  * by the same nr_pages that we used for reclaiming unmapped
3646                  * pages.
3647                  */
3648                 nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
3649                 node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
3650                 for (;;) {
3651                         unsigned long lru_pages = zone_reclaimable_pages(zone);
3652
3653                         /* No reclaimable slab or very low memory pressure */
3654                         if (!shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages))
3655                                 break;
3656
3657                         /* Freed enough memory */
3658                         nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone,
3659                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3660                         if (nr_slab_pages1 + nr_pages <= nr_slab_pages0)
3661                                 break;
3662                 }
3663
3664                 /*
3665                  * Update nr_reclaimed by the number of slab pages we
3666                  * reclaimed from this zone.
3667                  */
3668                 nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3669                 if (nr_slab_pages1 < nr_slab_pages0)
3670                         sc.nr_reclaimed += nr_slab_pages0 - nr_slab_pages1;
3671         }
3672
3673         p->reclaim_state = NULL;
3674         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3675         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3676         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3677 }
3678
3679 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3680 {
3681         int node_id;
3682         int ret;
3683
3684         /*
3685          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3686          * slab pages if we are over the defined limits.
3687          *
3688          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3689          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3690          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3691          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3692          * unmapped file backed pages.
3693          */
3694         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3695             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3696                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3697
3698         if (!zone_reclaimable(zone))
3699                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3700
3701         /*
3702          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3703          */
3704         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3705                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3706
3707         /*
3708          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3709          * have associated processors. This will favor the local processor
3710          * over remote processors and spread off node memory allocations
3711          * as wide as possible.
3712          */
3713         node_id = zone_to_nid(zone);
3714         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3715                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3716
3717         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3718                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3719
3720         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3721         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3722
3723         if (!ret)
3724                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3725
3726         return ret;
3727 }
3728 #endif
3729
3730 /*
3731  * page_evictable - test whether a page is evictable
3732  * @page: the page to test
3733  *
3734  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3735  * lists vs unevictable list.
3736  *
3737  * Reasons page might not be evictable:
3738  * (1) page's mapping marked unevictable
3739  * (2) page is part of an mlocked VMA
3740  *
3741  */
3742 int page_evictable(struct page *page)
3743 {
3744         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3745 }
3746
3747 #ifdef CONFIG_SHMEM
3748 /**
3749  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3750  * @pages:      array of pages to check
3751  * @nr_pages:   number of pages to check
3752  *
3753  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3754  *
3755  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3756  */
3757 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3758 {
3759         struct lruvec *lruvec;
3760         struct zone *zone = NULL;
3761         int pgscanned = 0;
3762         int pgrescued = 0;
3763         int i;
3764
3765         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3766                 struct page *page = pages[i];
3767                 struct zone *pagezone;
3768
3769                 pgscanned++;
3770                 pagezone = page_zone(page);
3771                 if (pagezone != zone) {
3772                         if (zone)
3773                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3774                         zone = pagezone;
3775                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3776                 }
3777                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3778
3779                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3780                         continue;
3781
3782                 if (page_evictable(page)) {
3783                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3784
3785                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3786                         ClearPageUnevictable(page);
3787                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3788                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3789                         pgrescued++;
3790                 }
3791         }
3792
3793         if (zone) {
3794                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3795                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3796                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3797         }
3798 }
3799 #endif /* CONFIG_SHMEM */