bd9a72bc4a1b81f5b4a53e630360e725f6e1347b
[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 shrink_slabs(struct shrink_control *shrinkctl,
233                                   struct shrinker *shrinker,
234                                   unsigned long nr_scanned,
235                                   unsigned long nr_eligible)
236 {
237         unsigned long freed = 0;
238         unsigned long long delta;
239         long total_scan;
240         long freeable;
241         long nr;
242         long new_nr;
243         int nid = shrinkctl->nid;
244         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
245                                           : SHRINK_BATCH;
246
247         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
248         if (freeable == 0)
249                 return 0;
250
251         /*
252          * copy the current shrinker scan count into a local variable
253          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
254          * don't also do this scanning work.
255          */
256         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
257
258         total_scan = nr;
259         delta = (4 * nr_scanned) / shrinker->seeks;
260         delta *= freeable;
261         do_div(delta, nr_eligible + 1);
262         total_scan += delta;
263         if (total_scan < 0) {
264                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
265                        shrinker->scan_objects, total_scan);
266                 total_scan = freeable;
267         }
268
269         /*
270          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
271          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
272          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
273          * nr being built up so when a shrink that can do some work
274          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
275          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
276          * memory.
277          *
278          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
279          * a large delta change is calculated directly.
280          */
281         if (delta < freeable / 4)
282                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
283
284         /*
285          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
286          * never try to free more than twice the estimate number of
287          * freeable entries.
288          */
289         if (total_scan > freeable * 2)
290                 total_scan = freeable * 2;
291
292         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
293                                    nr_scanned, nr_eligible,
294                                    freeable, delta, total_scan);
295
296         /*
297          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
298          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
299          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
300          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
301          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
302          * objects spread over several slabs with usage less than the
303          * batch_size.
304          *
305          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
306          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
307          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
308          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
309          * possible.
310          */
311         while (total_scan >= batch_size ||
312                total_scan >= freeable) {
313                 unsigned long ret;
314                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
315
316                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
317                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
318                 if (ret == SHRINK_STOP)
319                         break;
320                 freed += ret;
321
322                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
323                 total_scan -= nr_to_scan;
324
325                 cond_resched();
326         }
327
328         /*
329          * move the unused scan count back into the shrinker in a
330          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
331          * scan, there is no need to do an update.
332          */
333         if (total_scan > 0)
334                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
335                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
336         else
337                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
338
339         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
340         return freed;
341 }
342
343 /**
344  * shrink_node_slabs - shrink slab caches of a given node
345  * @gfp_mask: allocation context
346  * @nid: node whose slab caches to target
347  * @nr_scanned: pressure numerator
348  * @nr_eligible: pressure denominator
349  *
350  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
351  *
352  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
353  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
354  *
355  * @nr_scanned and @nr_eligible form a ratio that indicate how much of
356  * the available objects should be scanned.  Page reclaim for example
357  * passes the number of pages scanned and the number of pages on the
358  * LRU lists that it considered on @nid, plus a bias in @nr_scanned
359  * when it encountered mapped pages.  The ratio is further biased by
360  * the ->seeks setting of the shrink function, which indicates the
361  * cost to recreate an object relative to that of an LRU page.
362  *
363  * Returns the number of reclaimed slab objects.
364  */
365 unsigned long shrink_node_slabs(gfp_t gfp_mask, int nid,
366                                 unsigned long nr_scanned,
367                                 unsigned long nr_eligible)
368 {
369         struct shrinker *shrinker;
370         unsigned long freed = 0;
371
372         if (nr_scanned == 0)
373                 nr_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
374
375         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
376                 /*
377                  * If we would return 0, our callers would understand that we
378                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
379                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
380                  * time.
381                  */
382                 freed = 1;
383                 goto out;
384         }
385
386         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
387                 struct shrink_control sc = {
388                         .gfp_mask = gfp_mask,
389                         .nid = nid,
390                 };
391
392                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
393                         sc.nid = 0;
394
395                 freed += shrink_slabs(&sc, shrinker, nr_scanned, nr_eligible);
396         }
397
398         up_read(&shrinker_rwsem);
399 out:
400         cond_resched();
401         return freed;
402 }
403
404 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
405 {
406         /*
407          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
408          * that isolated the page, the page cache radix tree and
409          * optional buffer heads at page->private.
410          */
411         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
412 }
413
414 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
415                               struct scan_control *sc)
416 {
417         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
418                 return 1;
419         if (!bdi_write_congested(bdi))
420                 return 1;
421         if (bdi == current->backing_dev_info)
422                 return 1;
423         return 0;
424 }
425
426 /*
427  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
428  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
429  * fsync(), msync() or close().
430  *
431  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
432  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
433  * that page is locked, the mapping is pinned.
434  *
435  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
436  * __GFP_FS.
437  */
438 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
439                                 struct page *page, int error)
440 {
441         lock_page(page);
442         if (page_mapping(page) == mapping)
443                 mapping_set_error(mapping, error);
444         unlock_page(page);
445 }
446
447 /* possible outcome of pageout() */
448 typedef enum {
449         /* failed to write page out, page is locked */
450         PAGE_KEEP,
451         /* move page to the active list, page is locked */
452         PAGE_ACTIVATE,
453         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
454         PAGE_SUCCESS,
455         /* page is clean and locked */
456         PAGE_CLEAN,
457 } pageout_t;
458
459 /*
460  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
461  * Calls ->writepage().
462  */
463 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
464                          struct scan_control *sc)
465 {
466         /*
467          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
468          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
469          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
470          * stalls if we need to run get_block().  We could test
471          * PagePrivate for that.
472          *
473          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
474          * this page's queue, we can perform writeback even if that
475          * will block.
476          *
477          * If the page is swapcache, write it back even if that would
478          * block, for some throttling. This happens by accident, because
479          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
480          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
481          */
482         if (!is_page_cache_freeable(page))
483                 return PAGE_KEEP;
484         if (!mapping) {
485                 /*
486                  * Some data journaling orphaned pages can have
487                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
488                  */
489                 if (page_has_private(page)) {
490                         if (try_to_free_buffers(page)) {
491                                 ClearPageDirty(page);
492                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
493                                 return PAGE_CLEAN;
494                         }
495                 }
496                 return PAGE_KEEP;
497         }
498         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
499                 return PAGE_ACTIVATE;
500         if (!may_write_to_queue(mapping->backing_dev_info, sc))
501                 return PAGE_KEEP;
502
503         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
504                 int res;
505                 struct writeback_control wbc = {
506                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
507                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
508                         .range_start = 0,
509                         .range_end = LLONG_MAX,
510                         .for_reclaim = 1,
511                 };
512
513                 SetPageReclaim(page);
514                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
515                 if (res < 0)
516                         handle_write_error(mapping, page, res);
517                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
518                         ClearPageReclaim(page);
519                         return PAGE_ACTIVATE;
520                 }
521
522                 if (!PageWriteback(page)) {
523                         /* synchronous write or broken a_ops? */
524                         ClearPageReclaim(page);
525                 }
526                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
527                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
528                 return PAGE_SUCCESS;
529         }
530
531         return PAGE_CLEAN;
532 }
533
534 /*
535  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
536  * gets returned with a refcount of 0.
537  */
538 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
539                             bool reclaimed)
540 {
541         BUG_ON(!PageLocked(page));
542         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
543
544         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
545         /*
546          * The non racy check for a busy page.
547          *
548          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
549          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
550          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
551          * here, then the following race may occur:
552          *
553          * get_user_pages(&page);
554          * [user mapping goes away]
555          * write_to(page);
556          *                              !PageDirty(page)    [good]
557          * SetPageDirty(page);
558          * put_page(page);
559          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
560          *
561          * [oops, our write_to data is lost]
562          *
563          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
564          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
565          * load is not satisfied before that of page->_count.
566          *
567          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
568          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
569          */
570         if (!page_freeze_refs(page, 2))
571                 goto cannot_free;
572         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
573         if (unlikely(PageDirty(page))) {
574                 page_unfreeze_refs(page, 2);
575                 goto cannot_free;
576         }
577
578         if (PageSwapCache(page)) {
579                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
580                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
581                 __delete_from_swap_cache(page);
582                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
583                 swapcache_free(swap);
584         } else {
585                 void (*freepage)(struct page *);
586                 void *shadow = NULL;
587
588                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
589                 /*
590                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
591                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
592                  *
593                  * But don't store shadows in an address space that is
594                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
595                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
596                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
597                  * back.
598                  */
599                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
600                     !mapping_exiting(mapping))
601                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
602                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
603                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
604
605                 if (freepage != NULL)
606                         freepage(page);
607         }
608
609         return 1;
610
611 cannot_free:
612         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
613         return 0;
614 }
615
616 /*
617  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
618  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
619  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
620  * this page.
621  */
622 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
623 {
624         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
625                 /*
626                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
627                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
628                  * atomic operation.
629                  */
630                 page_unfreeze_refs(page, 1);
631                 return 1;
632         }
633         return 0;
634 }
635
636 /**
637  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
638  * @page: page to be put back to appropriate lru list
639  *
640  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
641  * Page may still be unevictable for other reasons.
642  *
643  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
644  */
645 void putback_lru_page(struct page *page)
646 {
647         bool is_unevictable;
648         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
649
650         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
651
652 redo:
653         ClearPageUnevictable(page);
654
655         if (page_evictable(page)) {
656                 /*
657                  * For evictable pages, we can use the cache.
658                  * In event of a race, worst case is we end up with an
659                  * unevictable page on [in]active list.
660                  * We know how to handle that.
661                  */
662                 is_unevictable = false;
663                 lru_cache_add(page);
664         } else {
665                 /*
666                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
667                  * list.
668                  */
669                 is_unevictable = true;
670                 add_page_to_unevictable_list(page);
671                 /*
672                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
673                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
674                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
675                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
676                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
677                  * the page back to the evictable list.
678                  *
679                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
680                  */
681                 smp_mb();
682         }
683
684         /*
685          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
686          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
687          * check after we added it to the list, again.
688          */
689         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
690                 if (!isolate_lru_page(page)) {
691                         put_page(page);
692                         goto redo;
693                 }
694                 /* This means someone else dropped this page from LRU
695                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
696                  * nothing to do here.
697                  */
698         }
699
700         if (was_unevictable && !is_unevictable)
701                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
702         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
703                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
704
705         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
706 }
707
708 enum page_references {
709         PAGEREF_RECLAIM,
710         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
711         PAGEREF_KEEP,
712         PAGEREF_ACTIVATE,
713 };
714
715 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
716                                                   struct scan_control *sc)
717 {
718         int referenced_ptes, referenced_page;
719         unsigned long vm_flags;
720
721         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
722                                           &vm_flags);
723         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
724
725         /*
726          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
727          * move the page to the unevictable list.
728          */
729         if (vm_flags & VM_LOCKED)
730                 return PAGEREF_RECLAIM;
731
732         if (referenced_ptes) {
733                 if (PageSwapBacked(page))
734                         return PAGEREF_ACTIVATE;
735                 /*
736                  * All mapped pages start out with page table
737                  * references from the instantiating fault, so we need
738                  * to look twice if a mapped file page is used more
739                  * than once.
740                  *
741                  * Mark it and spare it for another trip around the
742                  * inactive list.  Another page table reference will
743                  * lead to its activation.
744                  *
745                  * Note: the mark is set for activated pages as well
746                  * so that recently deactivated but used pages are
747                  * quickly recovered.
748                  */
749                 SetPageReferenced(page);
750
751                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
752                         return PAGEREF_ACTIVATE;
753
754                 /*
755                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
756                  */
757                 if (vm_flags & VM_EXEC)
758                         return PAGEREF_ACTIVATE;
759
760                 return PAGEREF_KEEP;
761         }
762
763         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
764         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
765                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
766
767         return PAGEREF_RECLAIM;
768 }
769
770 /* Check if a page is dirty or under writeback */
771 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
772                                        bool *dirty, bool *writeback)
773 {
774         struct address_space *mapping;
775
776         /*
777          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
778          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
779          */
780         if (!page_is_file_cache(page)) {
781                 *dirty = false;
782                 *writeback = false;
783                 return;
784         }
785
786         /* By default assume that the page flags are accurate */
787         *dirty = PageDirty(page);
788         *writeback = PageWriteback(page);
789
790         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
791         if (!page_has_private(page))
792                 return;
793
794         mapping = page_mapping(page);
795         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
796                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
797 }
798
799 /*
800  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
801  */
802 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
803                                       struct zone *zone,
804                                       struct scan_control *sc,
805                                       enum ttu_flags ttu_flags,
806                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
807                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
808                                       unsigned long *ret_nr_congested,
809                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
810                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
811                                       bool force_reclaim)
812 {
813         LIST_HEAD(ret_pages);
814         LIST_HEAD(free_pages);
815         int pgactivate = 0;
816         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
817         unsigned long nr_dirty = 0;
818         unsigned long nr_congested = 0;
819         unsigned long nr_reclaimed = 0;
820         unsigned long nr_writeback = 0;
821         unsigned long nr_immediate = 0;
822
823         cond_resched();
824
825         while (!list_empty(page_list)) {
826                 struct address_space *mapping;
827                 struct page *page;
828                 int may_enter_fs;
829                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
830                 bool dirty, writeback;
831
832                 cond_resched();
833
834                 page = lru_to_page(page_list);
835                 list_del(&page->lru);
836
837                 if (!trylock_page(page))
838                         goto keep;
839
840                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
841                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
842
843                 sc->nr_scanned++;
844
845                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
846                         goto cull_mlocked;
847
848                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
849                         goto keep_locked;
850
851                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
852                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
853                         sc->nr_scanned++;
854
855                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
856                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
857
858                 /*
859                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
860                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
861                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
862                  * is all dirty unqueued pages.
863                  */
864                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
865                 if (dirty || writeback)
866                         nr_dirty++;
867
868                 if (dirty && !writeback)
869                         nr_unqueued_dirty++;
870
871                 /*
872                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
873                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
874                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
875                  * end of the LRU a second time.
876                  */
877                 mapping = page_mapping(page);
878                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
879                      bdi_write_congested(mapping->backing_dev_info)) ||
880                     (writeback && PageReclaim(page)))
881                         nr_congested++;
882
883                 /*
884                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
885                  * are three cases to consider.
886                  *
887                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
888                  *    under writeback and this page is both under writeback and
889                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
890                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
891                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
892                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
893                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
894                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
895                  *    caller can stall after page list has been processed.
896                  *
897                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
898                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
899                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
900                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
901                  *
902                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
903                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
904                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
905                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
906                  *    would probably show more reasons.
907                  *
908                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
909                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
910                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
911                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
912                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
913                  *
914                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
915                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
916                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
917                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
918                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
919                  */
920                 if (PageWriteback(page)) {
921                         /* Case 1 above */
922                         if (current_is_kswapd() &&
923                             PageReclaim(page) &&
924                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
925                                 nr_immediate++;
926                                 goto keep_locked;
927
928                         /* Case 2 above */
929                         } else if (global_reclaim(sc) ||
930                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
931                                 /*
932                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
933                                  * might have just cleared PageReclaim, then
934                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
935                                  * as PageReadahead - but that does not matter
936                                  * enough to care.  What we do want is for this
937                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
938                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
939                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
940                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
941                                  */
942                                 SetPageReclaim(page);
943                                 nr_writeback++;
944
945                                 goto keep_locked;
946
947                         /* Case 3 above */
948                         } else {
949                                 wait_on_page_writeback(page);
950                         }
951                 }
952
953                 if (!force_reclaim)
954                         references = page_check_references(page, sc);
955
956                 switch (references) {
957                 case PAGEREF_ACTIVATE:
958                         goto activate_locked;
959                 case PAGEREF_KEEP:
960                         goto keep_locked;
961                 case PAGEREF_RECLAIM:
962                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
963                         ; /* try to reclaim the page below */
964                 }
965
966                 /*
967                  * Anonymous process memory has backing store?
968                  * Try to allocate it some swap space here.
969                  */
970                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
971                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
972                                 goto keep_locked;
973                         if (!add_to_swap(page, page_list))
974                                 goto activate_locked;
975                         may_enter_fs = 1;
976
977                         /* Adding to swap updated mapping */
978                         mapping = page_mapping(page);
979                 }
980
981                 /*
982                  * The page is mapped into the page tables of one or more
983                  * processes. Try to unmap it here.
984                  */
985                 if (page_mapped(page) && mapping) {
986                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
987                         case SWAP_FAIL:
988                                 goto activate_locked;
989                         case SWAP_AGAIN:
990                                 goto keep_locked;
991                         case SWAP_MLOCK:
992                                 goto cull_mlocked;
993                         case SWAP_SUCCESS:
994                                 ; /* try to free the page below */
995                         }
996                 }
997
998                 if (PageDirty(page)) {
999                         /*
1000                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
1001                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1002                          * if many dirty pages have been encountered.
1003                          */
1004                         if (page_is_file_cache(page) &&
1005                                         (!current_is_kswapd() ||
1006                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1007                                 /*
1008                                  * Immediately reclaim when written back.
1009                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1010                                  * except we already have the page isolated
1011                                  * and know it's dirty
1012                                  */
1013                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1014                                 SetPageReclaim(page);
1015
1016                                 goto keep_locked;
1017                         }
1018
1019                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1020                                 goto keep_locked;
1021                         if (!may_enter_fs)
1022                                 goto keep_locked;
1023                         if (!sc->may_writepage)
1024                                 goto keep_locked;
1025
1026                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1027                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1028                         case PAGE_KEEP:
1029                                 goto keep_locked;
1030                         case PAGE_ACTIVATE:
1031                                 goto activate_locked;
1032                         case PAGE_SUCCESS:
1033                                 if (PageWriteback(page))
1034                                         goto keep;
1035                                 if (PageDirty(page))
1036                                         goto keep;
1037
1038                                 /*
1039                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1040                                  * ahead and try to reclaim the page.
1041                                  */
1042                                 if (!trylock_page(page))
1043                                         goto keep;
1044                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1045                                         goto keep_locked;
1046                                 mapping = page_mapping(page);
1047                         case PAGE_CLEAN:
1048                                 ; /* try to free the page below */
1049                         }
1050                 }
1051
1052                 /*
1053                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1054                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1055                  * the page as well.
1056                  *
1057                  * We do this even if the page is PageDirty().
1058                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1059                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1060                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1061                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1062                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1063                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1064                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1065                  *
1066                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1067                  * the pages which were not successfully invalidated in
1068                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1069                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1070                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1071                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1072                  */
1073                 if (page_has_private(page)) {
1074                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1075                                 goto activate_locked;
1076                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1077                                 unlock_page(page);
1078                                 if (put_page_testzero(page))
1079                                         goto free_it;
1080                                 else {
1081                                         /*
1082                                          * rare race with speculative reference.
1083                                          * the speculative reference will free
1084                                          * this page shortly, so we may
1085                                          * increment nr_reclaimed here (and
1086                                          * leave it off the LRU).
1087                                          */
1088                                         nr_reclaimed++;
1089                                         continue;
1090                                 }
1091                         }
1092                 }
1093
1094                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1095                         goto keep_locked;
1096
1097                 /*
1098                  * At this point, we have no other references and there is
1099                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1100                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1101                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1102                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1103                  */
1104                 __clear_page_locked(page);
1105 free_it:
1106                 nr_reclaimed++;
1107
1108                 /*
1109                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1110                  * appear not as the counts should be low
1111                  */
1112                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1113                 continue;
1114
1115 cull_mlocked:
1116                 if (PageSwapCache(page))
1117                         try_to_free_swap(page);
1118                 unlock_page(page);
1119                 putback_lru_page(page);
1120                 continue;
1121
1122 activate_locked:
1123                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1124                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1125                         try_to_free_swap(page);
1126                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1127                 SetPageActive(page);
1128                 pgactivate++;
1129 keep_locked:
1130                 unlock_page(page);
1131 keep:
1132                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1133                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1134         }
1135
1136         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1137         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1138
1139         list_splice(&ret_pages, page_list);
1140         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1141
1142         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1143         *ret_nr_congested += nr_congested;
1144         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1145         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1146         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1147         return nr_reclaimed;
1148 }
1149
1150 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1151                                             struct list_head *page_list)
1152 {
1153         struct scan_control sc = {
1154                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1155                 .priority = DEF_PRIORITY,
1156                 .may_unmap = 1,
1157         };
1158         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1159         struct page *page, *next;
1160         LIST_HEAD(clean_pages);
1161
1162         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1163                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1164                     !isolated_balloon_page(page)) {
1165                         ClearPageActive(page);
1166                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1167                 }
1168         }
1169
1170         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1171                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1172                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1173         list_splice(&clean_pages, page_list);
1174         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1175         return ret;
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1180  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1181  * freed elsewhere are also ignored.
1182  *
1183  * page:        page to consider
1184  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1185  *
1186  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1187  */
1188 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1189 {
1190         int ret = -EINVAL;
1191
1192         /* Only take pages on the LRU. */
1193         if (!PageLRU(page))
1194                 return ret;
1195
1196         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1197         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1198                 return ret;
1199
1200         ret = -EBUSY;
1201
1202         /*
1203          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1204          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1205          * blocking - clean pages for the most part.
1206          *
1207          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1208          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1209          *
1210          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1211          * that it is possible to migrate without blocking
1212          */
1213         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1214                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1215                 if (PageWriteback(page))
1216                         return ret;
1217
1218                 if (PageDirty(page)) {
1219                         struct address_space *mapping;
1220
1221                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1222                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1223                                 return ret;
1224
1225                         /*
1226                          * Only pages without mappings or that have a
1227                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1228                          * without blocking
1229                          */
1230                         mapping = page_mapping(page);
1231                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1232                                 return ret;
1233                 }
1234         }
1235
1236         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1237                 return ret;
1238
1239         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1240                 /*
1241                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1242                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1243                  * page release code relies on it.
1244                  */
1245                 ClearPageLRU(page);
1246                 ret = 0;
1247         }
1248
1249         return ret;
1250 }
1251
1252 /*
1253  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1254  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1255  * and working on them outside the LRU lock.
1256  *
1257  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1258  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1259  *
1260  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1261  *
1262  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1263  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1264  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1265  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1266  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1267  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1268  * @lru:        LRU list id for isolating
1269  *
1270  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1271  */
1272 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1273                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1274                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1275                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1276 {
1277         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1278         unsigned long nr_taken = 0;
1279         unsigned long scan;
1280
1281         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1282                 struct page *page;
1283                 int nr_pages;
1284
1285                 page = lru_to_page(src);
1286                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1287
1288                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1289
1290                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1291                 case 0:
1292                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1293                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1294                         list_move(&page->lru, dst);
1295                         nr_taken += nr_pages;
1296                         break;
1297
1298                 case -EBUSY:
1299                         /* else it is being freed elsewhere */
1300                         list_move(&page->lru, src);
1301                         continue;
1302
1303                 default:
1304                         BUG();
1305                 }
1306         }
1307
1308         *nr_scanned = scan;
1309         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1310                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1311         return nr_taken;
1312 }
1313
1314 /**
1315  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1316  * @page: page to isolate from its LRU list
1317  *
1318  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1319  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1320  *
1321  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1322  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1323  *
1324  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1325  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1326  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1327  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1328  *
1329  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1330  * found will be decremented.
1331  *
1332  * Restrictions:
1333  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1334  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1335  *     without a stable reference).
1336  * (2) the lru_lock must not be held.
1337  * (3) interrupts must be enabled.
1338  */
1339 int isolate_lru_page(struct page *page)
1340 {
1341         int ret = -EBUSY;
1342
1343         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1344
1345         if (PageLRU(page)) {
1346                 struct zone *zone = page_zone(page);
1347                 struct lruvec *lruvec;
1348
1349                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1350                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1351                 if (PageLRU(page)) {
1352                         int lru = page_lru(page);
1353                         get_page(page);
1354                         ClearPageLRU(page);
1355                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1356                         ret = 0;
1357                 }
1358                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1359         }
1360         return ret;
1361 }
1362
1363 /*
1364  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1365  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1366  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1367  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1368  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1369  */
1370 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1371                 struct scan_control *sc)
1372 {
1373         unsigned long inactive, isolated;
1374
1375         if (current_is_kswapd())
1376                 return 0;
1377
1378         if (!global_reclaim(sc))
1379                 return 0;
1380
1381         if (file) {
1382                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1383                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1384         } else {
1385                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1386                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1387         }
1388
1389         /*
1390          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1391          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1392          * deadlock.
1393          */
1394         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1395                 inactive >>= 3;
1396
1397         return isolated > inactive;
1398 }
1399
1400 static noinline_for_stack void
1401 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1402 {
1403         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1404         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1405         LIST_HEAD(pages_to_free);
1406
1407         /*
1408          * Put back any unfreeable pages.
1409          */
1410         while (!list_empty(page_list)) {
1411                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1412                 int lru;
1413
1414                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1415                 list_del(&page->lru);
1416                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1417                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1418                         putback_lru_page(page);
1419                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1420                         continue;
1421                 }
1422
1423                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1424
1425                 SetPageLRU(page);
1426                 lru = page_lru(page);
1427                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1428
1429                 if (is_active_lru(lru)) {
1430                         int file = is_file_lru(lru);
1431                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1432                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1433                 }
1434                 if (put_page_testzero(page)) {
1435                         __ClearPageLRU(page);
1436                         __ClearPageActive(page);
1437                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1438
1439                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1440                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1441                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1442                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1443                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1444                         } else
1445                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1446                 }
1447         }
1448
1449         /*
1450          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1451          */
1452         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1453 }
1454
1455 /*
1456  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1457  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1458  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1459  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1460  */
1461 static int current_may_throttle(void)
1462 {
1463         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1464                 current->backing_dev_info == NULL ||
1465                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1466 }
1467
1468 /*
1469  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1470  * of reclaimed pages
1471  */
1472 static noinline_for_stack unsigned long
1473 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1474                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1475 {
1476         LIST_HEAD(page_list);
1477         unsigned long nr_scanned;
1478         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1479         unsigned long nr_taken;
1480         unsigned long nr_dirty = 0;
1481         unsigned long nr_congested = 0;
1482         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1483         unsigned long nr_writeback = 0;
1484         unsigned long nr_immediate = 0;
1485         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1486         int file = is_file_lru(lru);
1487         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1488         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1489
1490         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1491                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1492
1493                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1494                 if (fatal_signal_pending(current))
1495                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1496         }
1497
1498         lru_add_drain();
1499
1500         if (!sc->may_unmap)
1501                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1502         if (!sc->may_writepage)
1503                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1504
1505         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1506
1507         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1508                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1509
1510         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1511         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1512
1513         if (global_reclaim(sc)) {
1514                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1515                 if (current_is_kswapd())
1516                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1517                 else
1518                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1519         }
1520         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1521
1522         if (nr_taken == 0)
1523                 return 0;
1524
1525         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1526                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1527                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1528                                 false);
1529
1530         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1531
1532         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1533
1534         if (global_reclaim(sc)) {
1535                 if (current_is_kswapd())
1536                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1537                                                nr_reclaimed);
1538                 else
1539                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1540                                                nr_reclaimed);
1541         }
1542
1543         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1544
1545         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1546
1547         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1548
1549         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1550         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1551
1552         /*
1553          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1554          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1555          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1556          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1557          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1558          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1559          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1560          * same way balance_dirty_pages() manages.
1561          *
1562          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1563          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1564          * are encountered in the nr_immediate check below.
1565          */
1566         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1567                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1568
1569         /*
1570          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1571          * stalling for global reclaim
1572          */
1573         if (global_reclaim(sc)) {
1574                 /*
1575                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1576                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1577                  */
1578                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1579                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1580
1581                 /*
1582                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1583                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1584                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1585                  * reclaim context.
1586                  */
1587                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1588                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1589
1590                 /*
1591                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1592                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1593                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1594                  * they are written so also forcibly stall.
1595                  */
1596                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1597                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1598         }
1599
1600         /*
1601          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1602          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1603          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1604          */
1605         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1606             current_may_throttle())
1607                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1608
1609         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1610                 zone_idx(zone),
1611                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1612                 sc->priority,
1613                 trace_shrink_flags(file));
1614         return nr_reclaimed;
1615 }
1616
1617 /*
1618  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1619  *
1620  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1621  * processes, from rmap.
1622  *
1623  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1624  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1625  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1626  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1627  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1628  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1629  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1630  *
1631  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1632  * But we had to alter page->flags anyway.
1633  */
1634
1635 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1636                                      struct list_head *list,
1637                                      struct list_head *pages_to_free,
1638                                      enum lru_list lru)
1639 {
1640         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1641         unsigned long pgmoved = 0;
1642         struct page *page;
1643         int nr_pages;
1644
1645         while (!list_empty(list)) {
1646                 page = lru_to_page(list);
1647                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1648
1649                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1650                 SetPageLRU(page);
1651
1652                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1653                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1654                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1655                 pgmoved += nr_pages;
1656
1657                 if (put_page_testzero(page)) {
1658                         __ClearPageLRU(page);
1659                         __ClearPageActive(page);
1660                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1661
1662                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1663                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1664                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1665                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1666                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1667                         } else
1668                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1669                 }
1670         }
1671         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1672         if (!is_active_lru(lru))
1673                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1674 }
1675
1676 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1677                                struct lruvec *lruvec,
1678                                struct scan_control *sc,
1679                                enum lru_list lru)
1680 {
1681         unsigned long nr_taken;
1682         unsigned long nr_scanned;
1683         unsigned long vm_flags;
1684         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1685         LIST_HEAD(l_active);
1686         LIST_HEAD(l_inactive);
1687         struct page *page;
1688         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1689         unsigned long nr_rotated = 0;
1690         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1691         int file = is_file_lru(lru);
1692         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1693
1694         lru_add_drain();
1695
1696         if (!sc->may_unmap)
1697                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1698         if (!sc->may_writepage)
1699                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1700
1701         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1702
1703         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1704                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1705         if (global_reclaim(sc))
1706                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1707
1708         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1709
1710         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1711         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1712         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1713         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1714
1715         while (!list_empty(&l_hold)) {
1716                 cond_resched();
1717                 page = lru_to_page(&l_hold);
1718                 list_del(&page->lru);
1719
1720                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1721                         putback_lru_page(page);
1722                         continue;
1723                 }
1724
1725                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1726                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1727                                 if (page_has_private(page))
1728                                         try_to_release_page(page, 0);
1729                                 unlock_page(page);
1730                         }
1731                 }
1732
1733                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1734                                     &vm_flags)) {
1735                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1736                         /*
1737                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1738                          * give them one more trip around the active list. So
1739                          * that executable code get better chances to stay in
1740                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1741                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1742                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1743                          * so we ignore them here.
1744                          */
1745                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1746                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1747                                 continue;
1748                         }
1749                 }
1750
1751                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1752                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1753         }
1754
1755         /*
1756          * Move pages back to the lru list.
1757          */
1758         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1759         /*
1760          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1761          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1762          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1763          * get_scan_count.
1764          */
1765         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1766
1767         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1768         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1769         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1770         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1771
1772         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1773         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1774 }
1775
1776 #ifdef CONFIG_SWAP
1777 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1778 {
1779         unsigned long active, inactive;
1780
1781         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1782         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1783
1784         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1785                 return 1;
1786
1787         return 0;
1788 }
1789
1790 /**
1791  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1792  * @lruvec: LRU vector to check
1793  *
1794  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1795  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1796  */
1797 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1798 {
1799         /*
1800          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1801          * is pointless.
1802          */
1803         if (!total_swap_pages)
1804                 return 0;
1805
1806         if (!mem_cgroup_disabled())
1807                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1808
1809         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1810 }
1811 #else
1812 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1813 {
1814         return 0;
1815 }
1816 #endif
1817
1818 /**
1819  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1820  * @lruvec: LRU vector to check
1821  *
1822  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1823  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1824  * than half of the file pages are on the inactive list.
1825  *
1826  * Once we get to that situation, protect the system's working
1827  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1828  *
1829  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1830  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1831  */
1832 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1833 {
1834         unsigned long inactive;
1835         unsigned long active;
1836
1837         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1838         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1839
1840         return active > inactive;
1841 }
1842
1843 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1844 {
1845         if (is_file_lru(lru))
1846                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1847         else
1848                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1849 }
1850
1851 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1852                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1853 {
1854         if (is_active_lru(lru)) {
1855                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1856                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1857                 return 0;
1858         }
1859
1860         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1861 }
1862
1863 enum scan_balance {
1864         SCAN_EQUAL,
1865         SCAN_FRACT,
1866         SCAN_ANON,
1867         SCAN_FILE,
1868 };
1869
1870 /*
1871  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1872  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1873  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1874  * onto the active list instead of evict.
1875  *
1876  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1877  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1878  */
1879 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1880                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
1881                            unsigned long *lru_pages)
1882 {
1883         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1884         u64 fraction[2];
1885         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1886         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1887         unsigned long anon_prio, file_prio;
1888         enum scan_balance scan_balance;
1889         unsigned long anon, file;
1890         bool force_scan = false;
1891         unsigned long ap, fp;
1892         enum lru_list lru;
1893         bool some_scanned;
1894         int pass;
1895
1896         /*
1897          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1898          * results in no scanning on this priority and a potential
1899          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1900          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1901          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1902          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1903          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1904          * well.
1905          */
1906         if (current_is_kswapd() && !zone_reclaimable(zone))
1907                 force_scan = true;
1908         if (!global_reclaim(sc))
1909                 force_scan = true;
1910
1911         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1912         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1913                 scan_balance = SCAN_FILE;
1914                 goto out;
1915         }
1916
1917         /*
1918          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1919          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1920          * disable swapping for individual groups completely when
1921          * using the memory controller's swap limit feature would be
1922          * too expensive.
1923          */
1924         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1925                 scan_balance = SCAN_FILE;
1926                 goto out;
1927         }
1928
1929         /*
1930          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1931          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1932          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1933          */
1934         if (!sc->priority && swappiness) {
1935                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1936                 goto out;
1937         }
1938
1939         /*
1940          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1941          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1942          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1943          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1944          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1945          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1946          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1947          */
1948         if (global_reclaim(sc)) {
1949                 unsigned long zonefile;
1950                 unsigned long zonefree;
1951
1952                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1953                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
1954                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1955
1956                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
1957                         scan_balance = SCAN_ANON;
1958                         goto out;
1959                 }
1960         }
1961
1962         /*
1963          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1964          * anything from the anonymous working set right now.
1965          */
1966         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1967                 scan_balance = SCAN_FILE;
1968                 goto out;
1969         }
1970
1971         scan_balance = SCAN_FRACT;
1972
1973         /*
1974          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1975          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1976          */
1977         anon_prio = swappiness;
1978         file_prio = 200 - anon_prio;
1979
1980         /*
1981          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1982          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1983          * ratios to determine how valuable each cache is.
1984          *
1985          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1986          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1987          * up weighing recent references more than old ones.
1988          *
1989          * anon in [0], file in [1]
1990          */
1991
1992         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
1993                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1994         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
1995                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1996
1997         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1998         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
1999                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2000                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2001         }
2002
2003         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2004                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2005                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2006         }
2007
2008         /*
2009          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2010          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2011          * each list that were recently referenced and in active use.
2012          */
2013         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2014         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2015
2016         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2017         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2018         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2019
2020         fraction[0] = ap;
2021         fraction[1] = fp;
2022         denominator = ap + fp + 1;
2023 out:
2024         some_scanned = false;
2025         /* Only use force_scan on second pass. */
2026         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2027                 *lru_pages = 0;
2028                 for_each_evictable_lru(lru) {
2029                         int file = is_file_lru(lru);
2030                         unsigned long size;
2031                         unsigned long scan;
2032
2033                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2034                         scan = size >> sc->priority;
2035
2036                         if (!scan && pass && force_scan)
2037                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2038
2039                         switch (scan_balance) {
2040                         case SCAN_EQUAL:
2041                                 /* Scan lists relative to size */
2042                                 break;
2043                         case SCAN_FRACT:
2044                                 /*
2045                                  * Scan types proportional to swappiness and
2046                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2047                                  */
2048                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2049                                                         denominator);
2050                                 break;
2051                         case SCAN_FILE:
2052                         case SCAN_ANON:
2053                                 /* Scan one type exclusively */
2054                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2055                                         size = 0;
2056                                         scan = 0;
2057                                 }
2058                                 break;
2059                         default:
2060                                 /* Look ma, no brain */
2061                                 BUG();
2062                         }
2063
2064                         *lru_pages += size;
2065                         nr[lru] = scan;
2066
2067                         /*
2068                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2069                          * if we found something to scan.
2070                          */
2071                         some_scanned |= !!scan;
2072                 }
2073         }
2074 }
2075
2076 /*
2077  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2078  */
2079 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2080                           struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2081 {
2082         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2083         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2084         unsigned long nr_to_scan;
2085         enum lru_list lru;
2086         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2087         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2088         struct blk_plug plug;
2089         bool scan_adjusted;
2090
2091         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr, lru_pages);
2092
2093         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2094         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2095
2096         /*
2097          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2098          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2099          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2100          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2101          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2102          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2103          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2104          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2105          * dropped to zero at the first pass.
2106          */
2107         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2108                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2109
2110         blk_start_plug(&plug);
2111         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2112                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2113                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2114                 unsigned long nr_scanned;
2115
2116                 for_each_evictable_lru(lru) {
2117                         if (nr[lru]) {
2118                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2119                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2120
2121                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2122                                                             lruvec, sc);
2123                         }
2124                 }
2125
2126                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2127                         continue;
2128
2129                 /*
2130                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2131                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2132                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2133                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2134                  * proportional to the original scan target.
2135                  */
2136                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2137                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2138
2139                 /*
2140                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2141                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2142                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2143                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2144                  */
2145                 if (!nr_file || !nr_anon)
2146                         break;
2147
2148                 if (nr_file > nr_anon) {
2149                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2150                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2151                         lru = LRU_BASE;
2152                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2153                 } else {
2154                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2155                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2156                         lru = LRU_FILE;
2157                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2158                 }
2159
2160                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2161                 nr[lru] = 0;
2162                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2163
2164                 /*
2165                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2166                  * scan target and the percentage scanning already complete
2167                  */
2168                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2169                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2170                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2171                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2172
2173                 lru += LRU_ACTIVE;
2174                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2175                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2176                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2177
2178                 scan_adjusted = true;
2179         }
2180         blk_finish_plug(&plug);
2181         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2182
2183         /*
2184          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2185          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2186          */
2187         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2188                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2189                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2190
2191         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2192 }
2193
2194 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2195 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2196 {
2197         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2198                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2199                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2200                 return true;
2201
2202         return false;
2203 }
2204
2205 /*
2206  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2207  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2208  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2209  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2210  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2211  */
2212 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2213                                         unsigned long nr_reclaimed,
2214                                         unsigned long nr_scanned,
2215                                         struct scan_control *sc)
2216 {
2217         unsigned long pages_for_compaction;
2218         unsigned long inactive_lru_pages;
2219
2220         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2221         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2222                 return false;
2223
2224         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2225         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2226                 /*
2227                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2228                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2229                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2230                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2231                  */
2232                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2233                         return false;
2234         } else {
2235                 /*
2236                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2237                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2238                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2239                  * pages that were scanned. This will return to the
2240                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2241                  * the resulting allocation attempt fails
2242                  */
2243                 if (!nr_reclaimed)
2244                         return false;
2245         }
2246
2247         /*
2248          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2249          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2250          */
2251         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2252         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2253         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2254                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2255         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2256                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2257                 return true;
2258
2259         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2260         switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, 0)) {
2261         case COMPACT_PARTIAL:
2262         case COMPACT_CONTINUE:
2263                 return false;
2264         default:
2265                 return true;
2266         }
2267 }
2268
2269 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc,
2270                         bool is_classzone)
2271 {
2272         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2273         bool reclaimable = false;
2274
2275         do {
2276                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2277                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2278                         .zone = zone,
2279                         .priority = sc->priority,
2280                 };
2281                 unsigned long zone_lru_pages = 0;
2282                 struct mem_cgroup *memcg;
2283
2284                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2285                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2286
2287                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2288                 do {
2289                         unsigned long lru_pages;
2290                         struct lruvec *lruvec;
2291                         int swappiness;
2292
2293                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2294                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2295
2296                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc, &lru_pages);
2297                         zone_lru_pages += lru_pages;
2298
2299                         /*
2300                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2301                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2302                          * zone.
2303                          *
2304                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2305                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2306                          * retry with decreasing priority if one round over the
2307                          * whole hierarchy is not sufficient.
2308                          */
2309                         if (!global_reclaim(sc) &&
2310                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2311                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2312                                 break;
2313                         }
2314                         memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim);
2315                 } while (memcg);
2316
2317                 /*
2318                  * Shrink the slab caches in the same proportion that
2319                  * the eligible LRU pages were scanned.
2320                  */
2321                 if (global_reclaim(sc) && is_classzone) {
2322                         struct reclaim_state *reclaim_state;
2323
2324                         shrink_node_slabs(sc->gfp_mask, zone_to_nid(zone),
2325                                           sc->nr_scanned - nr_scanned,
2326                                           zone_lru_pages);
2327
2328                         reclaim_state = current->reclaim_state;
2329                         if (reclaim_state) {
2330                                 sc->nr_reclaimed +=
2331                                         reclaim_state->reclaimed_slab;
2332                                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2333                         }
2334                 }
2335
2336                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2337                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2338                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2339
2340                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2341                         reclaimable = true;
2342
2343         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2344                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2345
2346         return reclaimable;
2347 }
2348
2349 /*
2350  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2351  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2352  */
2353 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2354 {
2355         unsigned long balance_gap, watermark;
2356         bool watermark_ok;
2357
2358         /*
2359          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2360          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2361          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2362          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2363          */
2364         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2365                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2366         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2367         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2368
2369         /*
2370          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2371          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2372          */
2373         if (compaction_deferred(zone, order))
2374                 return watermark_ok;
2375
2376         /*
2377          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2378          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2379          */
2380         if (compaction_suitable(zone, order, 0, 0) == COMPACT_SKIPPED)
2381                 return false;
2382
2383         return watermark_ok;
2384 }
2385
2386 /*
2387  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2388  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2389  * request.
2390  *
2391  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2392  * Because:
2393  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2394  *    allocation or
2395  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2396  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2397  *    zone defense algorithm.
2398  *
2399  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2400  * scan then give up on it.
2401  *
2402  * Returns true if a zone was reclaimable.
2403  */
2404 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2405 {
2406         struct zoneref *z;
2407         struct zone *zone;
2408         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2409         unsigned long nr_soft_scanned;
2410         gfp_t orig_mask;
2411         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2412         bool reclaimable = false;
2413
2414         /*
2415          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2416          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2417          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2418          */
2419         orig_mask = sc->gfp_mask;
2420         if (buffer_heads_over_limit)
2421                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2422
2423         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2424                                         requested_highidx, sc->nodemask) {
2425                 enum zone_type classzone_idx;
2426
2427                 if (!populated_zone(zone))
2428                         continue;
2429
2430                 classzone_idx = requested_highidx;
2431                 while (!populated_zone(zone->zone_pgdat->node_zones +
2432                                                         classzone_idx))
2433                         classzone_idx--;
2434
2435                 /*
2436                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2437                  * to global LRU.
2438                  */
2439                 if (global_reclaim(sc)) {
2440                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2441                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2442                                 continue;
2443
2444                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2445                             !zone_reclaimable(zone))
2446                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2447
2448                         /*
2449                          * If we already have plenty of memory free for
2450                          * compaction in this zone, don't free any more.
2451                          * Even though compaction is invoked for any
2452                          * non-zero order, only frequent costly order
2453                          * reclamation is disruptive enough to become a
2454                          * noticeable problem, like transparent huge
2455                          * page allocations.
2456                          */
2457                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2458                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2459                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2460                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2461                                 sc->compaction_ready = true;
2462                                 continue;
2463                         }
2464
2465                         /*
2466                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2467                          * and returns the number of reclaimed pages and
2468                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2469                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2470                          */
2471                         nr_soft_scanned = 0;
2472                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2473                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2474                                                 &nr_soft_scanned);
2475                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2476                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2477                         if (nr_soft_reclaimed)
2478                                 reclaimable = true;
2479                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2480                 }
2481
2482                 if (shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx))
2483                         reclaimable = true;
2484
2485                 if (global_reclaim(sc) &&
2486                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2487                         reclaimable = true;
2488         }
2489
2490         /*
2491          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2492          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2493          */
2494         sc->gfp_mask = orig_mask;
2495
2496         return reclaimable;
2497 }
2498
2499 /*
2500  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2501  *
2502  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2503  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2504  *
2505  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2506  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2507  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2508  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2509  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2510  * work, and the allocation attempt will fail.
2511  *
2512  * returns:     0, if no pages reclaimed
2513  *              else, the number of pages reclaimed
2514  */
2515 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2516                                           struct scan_control *sc)
2517 {
2518         unsigned long total_scanned = 0;
2519         unsigned long writeback_threshold;
2520         bool zones_reclaimable;
2521
2522         delayacct_freepages_start();
2523
2524         if (global_reclaim(sc))
2525                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2526
2527         do {
2528                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2529                                 sc->priority);
2530                 sc->nr_scanned = 0;
2531                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2532
2533                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2534                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2535                         break;
2536
2537                 if (sc->compaction_ready)
2538                         break;
2539
2540                 /*
2541                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2542                  * writepage even in laptop mode.
2543                  */
2544                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2545                         sc->may_writepage = 1;
2546
2547                 /*
2548                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2549                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2550                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2551                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2552                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2553                  */
2554                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2555                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2556                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2557                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2558                         sc->may_writepage = 1;
2559                 }
2560         } while (--sc->priority >= 0);
2561
2562         delayacct_freepages_end();
2563
2564         if (sc->nr_reclaimed)
2565                 return sc->nr_reclaimed;
2566
2567         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2568         if (sc->compaction_ready)
2569                 return 1;
2570
2571         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2572         if (zones_reclaimable)
2573                 return 1;
2574
2575         return 0;
2576 }
2577
2578 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2579 {
2580         struct zone *zone;
2581         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2582         unsigned long free_pages = 0;
2583         int i;
2584         bool wmark_ok;
2585
2586         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2587                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2588                 if (!populated_zone(zone))
2589                         continue;
2590
2591                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2592                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2593         }
2594
2595         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2596         if (!pfmemalloc_reserve)
2597                 return true;
2598
2599         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2600
2601         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2602         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2603                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2604                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2605                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2606         }
2607
2608         return wmark_ok;
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2613  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2614  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2615  * when the low watermark is reached.
2616  *
2617  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2618  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2619  */
2620 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2621                                         nodemask_t *nodemask)
2622 {
2623         struct zoneref *z;
2624         struct zone *zone;
2625         pg_data_t *pgdat = NULL;
2626
2627         /*
2628          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2629          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2630          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2631          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2632          * processes to block on log_wait_commit().
2633          */
2634         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2635                 goto out;
2636
2637         /*
2638          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2639          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2640          */
2641         if (fatal_signal_pending(current))
2642                 goto out;
2643
2644         /*
2645          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2646          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2647          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2648          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2649          *
2650          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2651          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2652          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2653          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2654          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2655          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2656          * should make reasonable progress.
2657          */
2658         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2659                                         gfp_mask, nodemask) {
2660                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2661                         continue;
2662
2663                 /* Throttle based on the first usable node */
2664                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2665                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2666                         goto out;
2667                 break;
2668         }
2669
2670         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2671         if (!pgdat)
2672                 goto out;
2673
2674         /* Account for the throttling */
2675         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2676
2677         /*
2678          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2679          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2680          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2681          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2682          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2683          * second before continuing.
2684          */
2685         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2686                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2687                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2688
2689                 goto check_pending;
2690         }
2691
2692         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2693         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2694                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2695
2696 check_pending:
2697         if (fatal_signal_pending(current))
2698                 return true;
2699
2700 out:
2701         return false;
2702 }
2703
2704 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2705                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2706 {
2707         unsigned long nr_reclaimed;
2708         struct scan_control sc = {
2709                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2710                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2711                 .order = order,
2712                 .nodemask = nodemask,
2713                 .priority = DEF_PRIORITY,
2714                 .may_writepage = !laptop_mode,
2715                 .may_unmap = 1,
2716                 .may_swap = 1,
2717         };
2718
2719         /*
2720          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2721          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2722          * point.
2723          */
2724         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2725                 return 1;
2726
2727         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2728                                 sc.may_writepage,
2729                                 gfp_mask);
2730
2731         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2732
2733         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2734
2735         return nr_reclaimed;
2736 }
2737
2738 #ifdef CONFIG_MEMCG
2739
2740 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2741                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2742                                                 struct zone *zone,
2743                                                 unsigned long *nr_scanned)
2744 {
2745         struct scan_control sc = {
2746                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2747                 .target_mem_cgroup = memcg,
2748                 .may_writepage = !laptop_mode,
2749                 .may_unmap = 1,
2750                 .may_swap = !noswap,
2751         };
2752         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2753         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2754         unsigned long lru_pages;
2755
2756         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2757                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2758
2759         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2760                                                       sc.may_writepage,
2761                                                       sc.gfp_mask);
2762
2763         /*
2764          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2765          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2766          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2767          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2768          * the priority and make it zero.
2769          */
2770         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc, &lru_pages);
2771
2772         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2773
2774         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2775         return sc.nr_reclaimed;
2776 }
2777
2778 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2779                                            unsigned long nr_pages,
2780                                            gfp_t gfp_mask,
2781                                            bool may_swap)
2782 {
2783         struct zonelist *zonelist;
2784         unsigned long nr_reclaimed;
2785         int nid;
2786         struct scan_control sc = {
2787                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2788                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2789                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2790                 .target_mem_cgroup = memcg,
2791                 .priority = DEF_PRIORITY,
2792                 .may_writepage = !laptop_mode,
2793                 .may_unmap = 1,
2794                 .may_swap = may_swap,
2795         };
2796
2797         /*
2798          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2799          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2800          * scan does not need to be the current node.
2801          */
2802         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2803
2804         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2805
2806         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2807                                             sc.may_writepage,
2808                                             sc.gfp_mask);
2809
2810         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2811
2812         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2813
2814         return nr_reclaimed;
2815 }
2816 #endif
2817
2818 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2819 {
2820         struct mem_cgroup *memcg;
2821
2822         if (!total_swap_pages)
2823                 return;
2824
2825         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2826         do {
2827                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2828
2829                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2830                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2831                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2832
2833                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2834         } while (memcg);
2835 }
2836
2837 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2838                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2839 {
2840         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2841                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2842                 return false;
2843
2844         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order && compaction_suitable(zone,
2845                                 order, 0, classzone_idx) == COMPACT_SKIPPED)
2846                 return false;
2847
2848         return true;
2849 }
2850
2851 /*
2852  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2853  *
2854  * For order-0, all zones must be balanced!
2855  *
2856  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2857  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2858  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2859  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2860  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2861  * imbalanced zones.
2862  * The choice of 25% is due to
2863  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2864  *     reasonable sized machine
2865  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2866  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2867  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2868  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2869  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2870  */
2871 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2872 {
2873         unsigned long managed_pages = 0;
2874         unsigned long balanced_pages = 0;
2875         int i;
2876
2877         /* Check the watermark levels */
2878         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2879                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2880
2881                 if (!populated_zone(zone))
2882                         continue;
2883
2884                 managed_pages += zone->managed_pages;
2885
2886                 /*
2887                  * A special case here:
2888                  *
2889                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2890                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2891                  * they must be considered balanced here as well!
2892                  */
2893                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2894                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2895                         continue;
2896                 }
2897
2898                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2899                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2900                 else if (!order)
2901                         return false;
2902         }
2903
2904         if (order)
2905                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2906         else
2907                 return true;
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2912  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2913  *
2914  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2915  */
2916 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2917                                         int classzone_idx)
2918 {
2919         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2920         if (remaining)
2921                 return false;
2922
2923         /*
2924          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2925          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2926          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2927          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2928          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2929          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2930          * kswapd and get throttled again
2931          */
2932         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2933                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2934                 return false;
2935         }
2936
2937         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2938 }
2939
2940 /*
2941  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2942  * the high watermark.
2943  *
2944  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2945  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2946  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2947  */
2948 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2949                                int classzone_idx,
2950                                struct scan_control *sc,
2951                                unsigned long *nr_attempted)
2952 {
2953         int testorder = sc->order;
2954         unsigned long balance_gap;
2955         bool lowmem_pressure;
2956
2957         /* Reclaim above the high watermark. */
2958         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2959
2960         /*
2961          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2962          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2963          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2964          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2965          */
2966         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2967                         compaction_suitable(zone, sc->order, 0, classzone_idx)
2968                                                         != COMPACT_SKIPPED)
2969                 testorder = 0;
2970
2971         /*
2972          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
2973          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
2974          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
2975          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
2976          */
2977         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2978                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2979
2980         /*
2981          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
2982          * reclaim is necessary
2983          */
2984         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
2985         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
2986                                                 balance_gap, classzone_idx))
2987                 return true;
2988
2989         shrink_zone(zone, sc, zone_idx(zone) == classzone_idx);
2990
2991         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
2992         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
2993
2994         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
2995
2996         /*
2997          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
2998          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
2999          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
3000          * waits.
3001          */
3002         if (zone_reclaimable(zone) &&
3003             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
3004                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3005                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3006         }
3007
3008         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3009 }
3010
3011 /*
3012  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3013  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3014  *
3015  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3016  *
3017  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3018  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3019  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3020  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3021  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3022  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3023  * the zone for when the problem goes away.
3024  *
3025  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3026  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3027  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3028  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3029  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3030  * of pages is balanced across the zones.
3031  */
3032 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3033                                                         int *classzone_idx)
3034 {
3035         int i;
3036         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3037         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3038         unsigned long nr_soft_scanned;
3039         struct scan_control sc = {
3040                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3041                 .order = order,
3042                 .priority = DEF_PRIORITY,
3043                 .may_writepage = !laptop_mode,
3044                 .may_unmap = 1,
3045                 .may_swap = 1,
3046         };
3047         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3048
3049         do {
3050                 unsigned long nr_attempted = 0;
3051                 bool raise_priority = true;
3052                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3053
3054                 sc.nr_reclaimed = 0;
3055
3056                 /*
3057                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3058                  * zone which needs scanning
3059                  */
3060                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3061                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3062
3063                         if (!populated_zone(zone))
3064                                 continue;
3065
3066                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3067                             !zone_reclaimable(zone))
3068                                 continue;
3069
3070                         /*
3071                          * Do some background aging of the anon list, to give
3072                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3073                          */
3074                         age_active_anon(zone, &sc);
3075
3076                         /*
3077                          * If the number of buffer_heads in the machine
3078                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3079                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3080                          * it to relieve lowmem pressure.
3081                          */
3082                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3083                                 end_zone = i;
3084                                 break;
3085                         }
3086
3087                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3088                                 end_zone = i;
3089                                 break;
3090                         } else {
3091                                 /*
3092                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3093                                  * flags
3094                                  */
3095                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3096                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3097                         }
3098                 }
3099
3100                 if (i < 0)
3101                         goto out;
3102
3103                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3104                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3105
3106                         if (!populated_zone(zone))
3107                                 continue;
3108
3109                         /*
3110                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3111                          * not call compaction as it is expected that the
3112                          * necessary pages are already available.
3113                          */
3114                         if (pgdat_needs_compaction &&
3115                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3116                                                 low_wmark_pages(zone),
3117                                                 *classzone_idx, 0))
3118                                 pgdat_needs_compaction = false;
3119                 }
3120
3121                 /*
3122                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3123                  * even in laptop mode.
3124                  */
3125                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3126                         sc.may_writepage = 1;
3127
3128                 /*
3129                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3130                  * at the last zone which needs scanning.
3131                  *
3132                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3133                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3134                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3135                  * cause too much scanning of the lower zones.
3136                  */
3137                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3138                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3139
3140                         if (!populated_zone(zone))
3141                                 continue;
3142
3143                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3144                             !zone_reclaimable(zone))
3145                                 continue;
3146
3147                         sc.nr_scanned = 0;
3148
3149                         nr_soft_scanned = 0;
3150                         /*
3151                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3152                          */
3153                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3154                                                         order, sc.gfp_mask,
3155                                                         &nr_soft_scanned);
3156                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3157
3158                         /*
3159                          * There should be no need to raise the scanning
3160                          * priority if enough pages are already being scanned
3161                          * that that high watermark would be met at 100%
3162                          * efficiency.
3163                          */
3164                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone,
3165                                                &sc, &nr_attempted))
3166                                 raise_priority = false;
3167                 }
3168
3169                 /*
3170                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3171                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3172                  * able to safely make forward progress. Wake them
3173                  */
3174                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3175                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3176                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3177
3178                 /*
3179                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3180                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3181                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3182                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3183                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3184                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3185                  */
3186                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3187                         order = sc.order = 0;
3188
3189                 /* Check if kswapd should be suspending */
3190                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3191                         break;
3192
3193                 /*
3194                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3195                  * high watermark number of pages as requsted
3196                  */
3197                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3198                         compact_pgdat(pgdat, order);
3199
3200                 /*
3201                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3202                  * progress in reclaiming pages
3203                  */
3204                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3205                         sc.priority--;
3206         } while (sc.priority >= 1 &&
3207                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3208
3209 out:
3210         /*
3211          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3212          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3213          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3214          * was awake, order will remain at the higher level
3215          */
3216         *classzone_idx = end_zone;
3217         return order;
3218 }
3219
3220 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3221 {
3222         long remaining = 0;
3223         DEFINE_WAIT(wait);
3224
3225         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3226                 return;
3227
3228         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3229
3230         /* Try to sleep for a short interval */
3231         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3232                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3233                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3234                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3235         }
3236
3237         /*
3238          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3239          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3240          */
3241         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3242                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3243
3244                 /*
3245                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3246                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3247                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3248                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3249                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3250                  * them before going back to sleep.
3251                  */
3252                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3253
3254                 /*
3255                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3256                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3257                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3258                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3259                  */
3260                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3261
3262                 if (!kthread_should_stop())
3263                         schedule();
3264
3265                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3266         } else {
3267                 if (remaining)
3268                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3269                 else
3270                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3271         }
3272         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3273 }
3274
3275 /*
3276  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3277  * from the init process.
3278  *
3279  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3280  * free memory available even if there is no other activity
3281  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3282  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3283  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3284  *
3285  * If there are applications that are active memory-allocators
3286  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3287  */
3288 static int kswapd(void *p)
3289 {
3290         unsigned long order, new_order;
3291         unsigned balanced_order;
3292         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3293         int balanced_classzone_idx;
3294         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3295         struct task_struct *tsk = current;
3296
3297         struct reclaim_state reclaim_state = {
3298                 .reclaimed_slab = 0,
3299         };
3300         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3301
3302         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3303
3304         if (!cpumask_empty(cpumask))
3305                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3306         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3307
3308         /*
3309          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3310          * and that if we need more memory we should get access to it
3311          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3312          * never get caught in the normal page freeing logic.
3313          *
3314          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3315          * you need a small amount of memory in order to be able to
3316          * page out something else, and this flag essentially protects
3317          * us from recursively trying to free more memory as we're
3318          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3319          */
3320         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3321         set_freezable();
3322
3323         order = new_order = 0;
3324         balanced_order = 0;
3325         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3326         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3327         for ( ; ; ) {
3328                 bool ret;
3329
3330                 /*
3331                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3332                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3333                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3334                  */
3335                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3336                                         balanced_order == new_order) {
3337                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3338                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3339                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3340                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3341                 }
3342
3343                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3344                         /*
3345                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3346                          * allocation or has tigher zone constraints
3347                          */
3348                         order = new_order;
3349                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3350                 } else {
3351                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3352                                                 balanced_classzone_idx);
3353                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3354                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3355                         new_order = order;
3356                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3357                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3358                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3359                 }
3360
3361                 ret = try_to_freeze();
3362                 if (kthread_should_stop())
3363                         break;
3364
3365                 /*
3366                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3367                  * after returning from the refrigerator
3368                  */
3369                 if (!ret) {
3370                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3371                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3372                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3373                                                 &balanced_classzone_idx);
3374                 }
3375         }
3376
3377         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3378         current->reclaim_state = NULL;
3379         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3380
3381         return 0;
3382 }
3383
3384 /*
3385  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3386  */
3387 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3388 {
3389         pg_data_t *pgdat;
3390
3391         if (!populated_zone(zone))
3392                 return;
3393
3394         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3395                 return;
3396         pgdat = zone->zone_pgdat;
3397         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3398                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3399                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3400         }
3401         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3402                 return;
3403         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3404                 return;
3405
3406         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3407         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3408 }
3409
3410 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3411 /*
3412  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3413  * freed pages.
3414  *
3415  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3416  * LRU order by reclaiming preferentially
3417  * inactive > active > active referenced > active mapped
3418  */
3419 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3420 {
3421         struct reclaim_state reclaim_state;
3422         struct scan_control sc = {
3423                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3424                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3425                 .priority = DEF_PRIORITY,
3426                 .may_writepage = 1,
3427                 .may_unmap = 1,
3428                 .may_swap = 1,
3429                 .hibernation_mode = 1,
3430         };
3431         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3432         struct task_struct *p = current;
3433         unsigned long nr_reclaimed;
3434
3435         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3436         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3437         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3438         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3439
3440         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3441
3442         p->reclaim_state = NULL;
3443         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3444         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3445
3446         return nr_reclaimed;
3447 }
3448 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3449
3450 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3451    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3452    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3453    restore their cpu bindings. */
3454 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3455                         void *hcpu)
3456 {
3457         int nid;
3458
3459         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3460                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3461                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3462                         const struct cpumask *mask;
3463
3464                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3465
3466                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3467                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3468                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3469                 }
3470         }
3471         return NOTIFY_OK;
3472 }
3473
3474 /*
3475  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3476  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3477  */
3478 int kswapd_run(int nid)
3479 {
3480         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3481         int ret = 0;
3482
3483         if (pgdat->kswapd)
3484                 return 0;
3485
3486         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3487         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3488                 /* failure at boot is fatal */
3489                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3490                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3491                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3492                 pgdat->kswapd = NULL;
3493         }
3494         return ret;
3495 }
3496
3497 /*
3498  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3499  * hold mem_hotplug_begin/end().
3500  */
3501 void kswapd_stop(int nid)
3502 {
3503         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3504
3505         if (kswapd) {
3506                 kthread_stop(kswapd);
3507                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3508         }
3509 }
3510
3511 static int __init kswapd_init(void)
3512 {
3513         int nid;
3514
3515         swap_setup();
3516         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3517                 kswapd_run(nid);
3518         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3519         return 0;
3520 }
3521
3522 module_init(kswapd_init)
3523
3524 #ifdef CONFIG_NUMA
3525 /*
3526  * Zone reclaim mode
3527  *
3528  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3529  * the watermarks.
3530  */
3531 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3532
3533 #define RECLAIM_OFF 0
3534 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3535 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3536 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3537
3538 /*
3539  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3540  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3541  * a zone.
3542  */
3543 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3544
3545 /*
3546  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3547  * occur.
3548  */
3549 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3550
3551 /*
3552  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3553  * slab reclaim needs to occur.
3554  */
3555 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3556
3557 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3558 {
3559         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3560         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3561                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3562
3563         /*
3564          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3565          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3566          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3567          */
3568         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3569 }
3570
3571 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3572 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3573 {
3574         long nr_pagecache_reclaimable;
3575         long delta = 0;
3576
3577         /*
3578          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3579          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3580          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3581          * a better estimate
3582          */
3583         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3584                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3585         else
3586                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3587
3588         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3589         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3590                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3591
3592         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3593         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3594                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3595
3596         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3597 }
3598
3599 /*
3600  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3601  */
3602 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3603 {
3604         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3605         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3606         struct task_struct *p = current;
3607         struct reclaim_state reclaim_state;
3608         struct scan_control sc = {
3609                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3610                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3611                 .order = order,
3612                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3613                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3614                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3615                 .may_swap = 1,
3616         };
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, true);
3636                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3637         }
3638
3639         p->reclaim_state = NULL;
3640         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3641         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3642         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3643 }
3644
3645 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3646 {
3647         int node_id;
3648         int ret;
3649
3650         /*
3651          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3652          * slab pages if we are over the defined limits.
3653          *
3654          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3655          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3656          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3657          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3658          * unmapped file backed pages.
3659          */
3660         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3661             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3662                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3663
3664         if (!zone_reclaimable(zone))
3665                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3666
3667         /*
3668          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3669          */
3670         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3671                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3672
3673         /*
3674          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3675          * have associated processors. This will favor the local processor
3676          * over remote processors and spread off node memory allocations
3677          * as wide as possible.
3678          */
3679         node_id = zone_to_nid(zone);
3680         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3681                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3682
3683         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3684                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3685
3686         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3687         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3688
3689         if (!ret)
3690                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3691
3692         return ret;
3693 }
3694 #endif
3695
3696 /*
3697  * page_evictable - test whether a page is evictable
3698  * @page: the page to test
3699  *
3700  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3701  * lists vs unevictable list.
3702  *
3703  * Reasons page might not be evictable:
3704  * (1) page's mapping marked unevictable
3705  * (2) page is part of an mlocked VMA
3706  *
3707  */
3708 int page_evictable(struct page *page)
3709 {
3710         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3711 }
3712
3713 #ifdef CONFIG_SHMEM
3714 /**
3715  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3716  * @pages:      array of pages to check
3717  * @nr_pages:   number of pages to check
3718  *
3719  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3720  *
3721  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3722  */
3723 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3724 {
3725         struct lruvec *lruvec;
3726         struct zone *zone = NULL;
3727         int pgscanned = 0;
3728         int pgrescued = 0;
3729         int i;
3730
3731         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3732                 struct page *page = pages[i];
3733                 struct zone *pagezone;
3734
3735                 pgscanned++;
3736                 pagezone = page_zone(page);
3737                 if (pagezone != zone) {
3738                         if (zone)
3739                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3740                         zone = pagezone;
3741                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3742                 }
3743                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3744
3745                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3746                         continue;
3747
3748                 if (page_evictable(page)) {
3749                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3750
3751                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3752                         ClearPageUnevictable(page);
3753                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3754                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3755                         pgrescued++;
3756                 }
3757         }
3758
3759         if (zone) {
3760                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3761                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3762                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3763         }
3764 }
3765 #endif /* CONFIG_SHMEM */