Merge branch 'master' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jkirsher/net...
[pandora-kernel.git] / mm / vmscan.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmscan.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *
6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
7  *  kswapd added: 7.1.96  sct
8  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
9  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
10  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
11  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
12  */
13
14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/prefetch.h>
48 #include <linux/printk.h>
49
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/balloon_compaction.h>
55
56 #include "internal.h"
57
58 #define CREATE_TRACE_POINTS
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct scan_control {
62         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
63         unsigned long nr_to_reclaim;
64
65         /* This context's GFP mask */
66         gfp_t gfp_mask;
67
68         /* Allocation order */
69         int order;
70
71         /*
72          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
73          * are scanned.
74          */
75         nodemask_t      *nodemask;
76
77         /*
78          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
79          * primary target of this reclaim invocation.
80          */
81         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
82
83         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
84         int priority;
85
86         unsigned int may_writepage:1;
87
88         /* Can mapped pages be reclaimed? */
89         unsigned int may_unmap:1;
90
91         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
92         unsigned int may_swap:1;
93
94         unsigned int hibernation_mode:1;
95
96         /* One of the zones is ready for compaction */
97         unsigned int compaction_ready:1;
98
99         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
100         unsigned long nr_scanned;
101
102         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
103         unsigned long nr_reclaimed;
104 };
105
106 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
107
108 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
109 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
110         do {                                                            \
111                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
112                         struct page *prev;                              \
113                                                                         \
114                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
115                         prefetch(&prev->_field);                        \
116                 }                                                       \
117         } while (0)
118 #else
119 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
120 #endif
121
122 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
123 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
124         do {                                                            \
125                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
126                         struct page *prev;                              \
127                                                                         \
128                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
129                         prefetchw(&prev->_field);                       \
130                 }                                                       \
131         } while (0)
132 #else
133 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
134 #endif
135
136 /*
137  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
138  */
139 int vm_swappiness = 60;
140 /*
141  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
142  * zones.
143  */
144 unsigned long vm_total_pages;
145
146 static LIST_HEAD(shrinker_list);
147 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
148
149 #ifdef CONFIG_MEMCG
150 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
151 {
152         return !sc->target_mem_cgroup;
153 }
154 #else
155 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
156 {
157         return true;
158 }
159 #endif
160
161 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
162 {
163         int nr;
164
165         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
166              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
167
168         if (get_nr_swap_pages() > 0)
169                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
170                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
171
172         return nr;
173 }
174
175 bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
176 {
177         return zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED) <
178                 zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
179 }
180
181 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
182 {
183         if (!mem_cgroup_disabled())
184                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
185
186         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
187 }
188
189 /*
190  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
191  */
192 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
193 {
194         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
195
196         /*
197          * If we only have one possible node in the system anyway, save
198          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
199          * will save memory and some small loop time later.
200          */
201         if (nr_node_ids == 1)
202                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
203
204         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
205                 size *= nr_node_ids;
206
207         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
208         if (!shrinker->nr_deferred)
209                 return -ENOMEM;
210
211         down_write(&shrinker_rwsem);
212         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
213         up_write(&shrinker_rwsem);
214         return 0;
215 }
216 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
217
218 /*
219  * Remove one
220  */
221 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
222 {
223         down_write(&shrinker_rwsem);
224         list_del(&shrinker->list);
225         up_write(&shrinker_rwsem);
226         kfree(shrinker->nr_deferred);
227 }
228 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
229
230 #define SHRINK_BATCH 128
231
232 static unsigned long
233 shrink_slab_node(struct shrink_control *shrinkctl, struct shrinker *shrinker,
234                  unsigned long nr_pages_scanned, unsigned long lru_pages)
235 {
236         unsigned long freed = 0;
237         unsigned long long delta;
238         long total_scan;
239         long freeable;
240         long nr;
241         long new_nr;
242         int nid = shrinkctl->nid;
243         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
244                                           : SHRINK_BATCH;
245
246         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
247         if (freeable == 0)
248                 return 0;
249
250         /*
251          * copy the current shrinker scan count into a local variable
252          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
253          * don't also do this scanning work.
254          */
255         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
256
257         total_scan = nr;
258         delta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;
259         delta *= freeable;
260         do_div(delta, lru_pages + 1);
261         total_scan += delta;
262         if (total_scan < 0) {
263                 printk(KERN_ERR
264                 "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_pages_scanned, lru_pages,
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  * Call the shrink functions to age shrinkable caches
345  *
346  * Here we assume it costs one seek to replace a lru page and that it also
347  * takes a seek to recreate a cache object.  With this in mind we age equal
348  * percentages of the lru and ageable caches.  This should balance the seeks
349  * generated by these structures.
350  *
351  * If the vm encountered mapped pages on the LRU it increase the pressure on
352  * slab to avoid swapping.
353  *
354  * We do weird things to avoid (scanned*seeks*entries) overflowing 32 bits.
355  *
356  * `lru_pages' represents the number of on-LRU pages in all the zones which
357  * are eligible for the caller's allocation attempt.  It is used for balancing
358  * slab reclaim versus page reclaim.
359  *
360  * Returns the number of slab objects which we shrunk.
361  */
362 unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
363                           unsigned long nr_pages_scanned,
364                           unsigned long lru_pages)
365 {
366         struct shrinker *shrinker;
367         unsigned long freed = 0;
368
369         if (nr_pages_scanned == 0)
370                 nr_pages_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
371
372         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
373                 /*
374                  * If we would return 0, our callers would understand that we
375                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
376                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
377                  * time.
378                  */
379                 freed = 1;
380                 goto out;
381         }
382
383         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
384                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)) {
385                         shrinkctl->nid = 0;
386                         freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
387                                         nr_pages_scanned, lru_pages);
388                         continue;
389                 }
390
391                 for_each_node_mask(shrinkctl->nid, shrinkctl->nodes_to_scan) {
392                         if (node_online(shrinkctl->nid))
393                                 freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
394                                                 nr_pages_scanned, lru_pages);
395
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 ((mapping && bdi_write_congested(mapping->backing_dev_info)) ||
879                     (writeback && PageReclaim(page)))
880                         nr_congested++;
881
882                 /*
883                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
884                  * are three cases to consider.
885                  *
886                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
887                  *    under writeback and this page is both under writeback and
888                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
889                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
890                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
891                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
892                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
893                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
894                  *    caller can stall after page list has been processed.
895                  *
896                  * 2) Global reclaim encounters a page, memcg encounters a
897                  *    page that is not marked for immediate reclaim or
898                  *    the caller does not have __GFP_IO. In this case mark
899                  *    the page for immediate reclaim and continue scanning.
900                  *
901                  *    __GFP_IO is checked  because a loop driver thread might
902                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
903                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
904                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
905                  *    would probably show more reasons.
906                  *
907                  *    Don't require __GFP_FS, since we're not going into the
908                  *    FS, just waiting on its writeback completion. Worryingly,
909                  *    ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
910                  *    grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so testing
911                  *    may_enter_fs here is liable to OOM on them.
912                  *
913                  * 3) memcg encounters a page that is not already marked
914                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
915                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
916                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
917                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
918                  */
919                 if (PageWriteback(page)) {
920                         /* Case 1 above */
921                         if (current_is_kswapd() &&
922                             PageReclaim(page) &&
923                             test_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags)) {
924                                 nr_immediate++;
925                                 goto keep_locked;
926
927                         /* Case 2 above */
928                         } else if (global_reclaim(sc) ||
929                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
930                                 /*
931                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
932                                  * might have just cleared PageReclaim, then
933                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
934                                  * as PageReadahead - but that does not matter
935                                  * enough to care.  What we do want is for this
936                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
937                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
938                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
939                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
940                                  */
941                                 SetPageReclaim(page);
942                                 nr_writeback++;
943
944                                 goto keep_locked;
945
946                         /* Case 3 above */
947                         } else {
948                                 wait_on_page_writeback(page);
949                         }
950                 }
951
952                 if (!force_reclaim)
953                         references = page_check_references(page, sc);
954
955                 switch (references) {
956                 case PAGEREF_ACTIVATE:
957                         goto activate_locked;
958                 case PAGEREF_KEEP:
959                         goto keep_locked;
960                 case PAGEREF_RECLAIM:
961                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
962                         ; /* try to reclaim the page below */
963                 }
964
965                 /*
966                  * Anonymous process memory has backing store?
967                  * Try to allocate it some swap space here.
968                  */
969                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
970                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
971                                 goto keep_locked;
972                         if (!add_to_swap(page, page_list))
973                                 goto activate_locked;
974                         may_enter_fs = 1;
975
976                         /* Adding to swap updated mapping */
977                         mapping = page_mapping(page);
978                 }
979
980                 /*
981                  * The page is mapped into the page tables of one or more
982                  * processes. Try to unmap it here.
983                  */
984                 if (page_mapped(page) && mapping) {
985                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
986                         case SWAP_FAIL:
987                                 goto activate_locked;
988                         case SWAP_AGAIN:
989                                 goto keep_locked;
990                         case SWAP_MLOCK:
991                                 goto cull_mlocked;
992                         case SWAP_SUCCESS:
993                                 ; /* try to free the page below */
994                         }
995                 }
996
997                 if (PageDirty(page)) {
998                         /*
999                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
1000                          * avoid risk of stack overflow but only writeback
1001                          * if many dirty pages have been encountered.
1002                          */
1003                         if (page_is_file_cache(page) &&
1004                                         (!current_is_kswapd() ||
1005                                          !test_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags))) {
1006                                 /*
1007                                  * Immediately reclaim when written back.
1008                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1009                                  * except we already have the page isolated
1010                                  * and know it's dirty
1011                                  */
1012                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1013                                 SetPageReclaim(page);
1014
1015                                 goto keep_locked;
1016                         }
1017
1018                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1019                                 goto keep_locked;
1020                         if (!may_enter_fs)
1021                                 goto keep_locked;
1022                         if (!sc->may_writepage)
1023                                 goto keep_locked;
1024
1025                         /* Page is dirty, try to write it out here */
1026                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1027                         case PAGE_KEEP:
1028                                 goto keep_locked;
1029                         case PAGE_ACTIVATE:
1030                                 goto activate_locked;
1031                         case PAGE_SUCCESS:
1032                                 if (PageWriteback(page))
1033                                         goto keep;
1034                                 if (PageDirty(page))
1035                                         goto keep;
1036
1037                                 /*
1038                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1039                                  * ahead and try to reclaim the page.
1040                                  */
1041                                 if (!trylock_page(page))
1042                                         goto keep;
1043                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1044                                         goto keep_locked;
1045                                 mapping = page_mapping(page);
1046                         case PAGE_CLEAN:
1047                                 ; /* try to free the page below */
1048                         }
1049                 }
1050
1051                 /*
1052                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1053                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1054                  * the page as well.
1055                  *
1056                  * We do this even if the page is PageDirty().
1057                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1058                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1059                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1060                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1061                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1062                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1063                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1064                  *
1065                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1066                  * the pages which were not successfully invalidated in
1067                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1068                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1069                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1070                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1071                  */
1072                 if (page_has_private(page)) {
1073                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1074                                 goto activate_locked;
1075                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1076                                 unlock_page(page);
1077                                 if (put_page_testzero(page))
1078                                         goto free_it;
1079                                 else {
1080                                         /*
1081                                          * rare race with speculative reference.
1082                                          * the speculative reference will free
1083                                          * this page shortly, so we may
1084                                          * increment nr_reclaimed here (and
1085                                          * leave it off the LRU).
1086                                          */
1087                                         nr_reclaimed++;
1088                                         continue;
1089                                 }
1090                         }
1091                 }
1092
1093                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1094                         goto keep_locked;
1095
1096                 /*
1097                  * At this point, we have no other references and there is
1098                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1099                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1100                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1101                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1102                  */
1103                 __clear_page_locked(page);
1104 free_it:
1105                 nr_reclaimed++;
1106
1107                 /*
1108                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1109                  * appear not as the counts should be low
1110                  */
1111                 list_add(&page->lru, &free_pages);
1112                 continue;
1113
1114 cull_mlocked:
1115                 if (PageSwapCache(page))
1116                         try_to_free_swap(page);
1117                 unlock_page(page);
1118                 putback_lru_page(page);
1119                 continue;
1120
1121 activate_locked:
1122                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1123                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
1124                         try_to_free_swap(page);
1125                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1126                 SetPageActive(page);
1127                 pgactivate++;
1128 keep_locked:
1129                 unlock_page(page);
1130 keep:
1131                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1132                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1133         }
1134
1135         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1136         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1137
1138         list_splice(&ret_pages, page_list);
1139         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1140
1141         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1142         *ret_nr_congested += nr_congested;
1143         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1144         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1145         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1146         return nr_reclaimed;
1147 }
1148
1149 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1150                                             struct list_head *page_list)
1151 {
1152         struct scan_control sc = {
1153                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1154                 .priority = DEF_PRIORITY,
1155                 .may_unmap = 1,
1156         };
1157         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1158         struct page *page, *next;
1159         LIST_HEAD(clean_pages);
1160
1161         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1162                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1163                     !isolated_balloon_page(page)) {
1164                         ClearPageActive(page);
1165                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1166                 }
1167         }
1168
1169         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1170                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1171                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1172         list_splice(&clean_pages, page_list);
1173         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1174         return ret;
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1179  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1180  * freed elsewhere are also ignored.
1181  *
1182  * page:        page to consider
1183  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1184  *
1185  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1186  */
1187 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1188 {
1189         int ret = -EINVAL;
1190
1191         /* Only take pages on the LRU. */
1192         if (!PageLRU(page))
1193                 return ret;
1194
1195         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1196         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1197                 return ret;
1198
1199         ret = -EBUSY;
1200
1201         /*
1202          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1203          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1204          * blocking - clean pages for the most part.
1205          *
1206          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1207          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1208          *
1209          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1210          * that it is possible to migrate without blocking
1211          */
1212         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1213                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1214                 if (PageWriteback(page))
1215                         return ret;
1216
1217                 if (PageDirty(page)) {
1218                         struct address_space *mapping;
1219
1220                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1221                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1222                                 return ret;
1223
1224                         /*
1225                          * Only pages without mappings or that have a
1226                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1227                          * without blocking
1228                          */
1229                         mapping = page_mapping(page);
1230                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1231                                 return ret;
1232                 }
1233         }
1234
1235         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1236                 return ret;
1237
1238         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1239                 /*
1240                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1241                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1242                  * page release code relies on it.
1243                  */
1244                 ClearPageLRU(page);
1245                 ret = 0;
1246         }
1247
1248         return ret;
1249 }
1250
1251 /*
1252  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1253  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1254  * and working on them outside the LRU lock.
1255  *
1256  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1257  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1258  *
1259  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1260  *
1261  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1262  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1263  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1264  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1265  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1266  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1267  * @lru:        LRU list id for isolating
1268  *
1269  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1270  */
1271 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1272                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1273                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1274                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1275 {
1276         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1277         unsigned long nr_taken = 0;
1278         unsigned long scan;
1279
1280         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1281                 struct page *page;
1282                 int nr_pages;
1283
1284                 page = lru_to_page(src);
1285                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1286
1287                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1288
1289                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1290                 case 0:
1291                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1292                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1293                         list_move(&page->lru, dst);
1294                         nr_taken += nr_pages;
1295                         break;
1296
1297                 case -EBUSY:
1298                         /* else it is being freed elsewhere */
1299                         list_move(&page->lru, src);
1300                         continue;
1301
1302                 default:
1303                         BUG();
1304                 }
1305         }
1306
1307         *nr_scanned = scan;
1308         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1309                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1310         return nr_taken;
1311 }
1312
1313 /**
1314  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1315  * @page: page to isolate from its LRU list
1316  *
1317  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1318  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1319  *
1320  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1321  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1322  *
1323  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1324  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1325  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1326  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1327  *
1328  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1329  * found will be decremented.
1330  *
1331  * Restrictions:
1332  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1333  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1334  *     without a stable reference).
1335  * (2) the lru_lock must not be held.
1336  * (3) interrupts must be enabled.
1337  */
1338 int isolate_lru_page(struct page *page)
1339 {
1340         int ret = -EBUSY;
1341
1342         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1343
1344         if (PageLRU(page)) {
1345                 struct zone *zone = page_zone(page);
1346                 struct lruvec *lruvec;
1347
1348                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1349                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1350                 if (PageLRU(page)) {
1351                         int lru = page_lru(page);
1352                         get_page(page);
1353                         ClearPageLRU(page);
1354                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1355                         ret = 0;
1356                 }
1357                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1358         }
1359         return ret;
1360 }
1361
1362 /*
1363  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1364  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1365  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1366  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1367  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1368  */
1369 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1370                 struct scan_control *sc)
1371 {
1372         unsigned long inactive, isolated;
1373
1374         if (current_is_kswapd())
1375                 return 0;
1376
1377         if (!global_reclaim(sc))
1378                 return 0;
1379
1380         if (file) {
1381                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1382                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1383         } else {
1384                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1385                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1386         }
1387
1388         /*
1389          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1390          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1391          * deadlock.
1392          */
1393         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1394                 inactive >>= 3;
1395
1396         return isolated > inactive;
1397 }
1398
1399 static noinline_for_stack void
1400 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1401 {
1402         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1403         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1404         LIST_HEAD(pages_to_free);
1405
1406         /*
1407          * Put back any unfreeable pages.
1408          */
1409         while (!list_empty(page_list)) {
1410                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1411                 int lru;
1412
1413                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1414                 list_del(&page->lru);
1415                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1416                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1417                         putback_lru_page(page);
1418                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1419                         continue;
1420                 }
1421
1422                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1423
1424                 SetPageLRU(page);
1425                 lru = page_lru(page);
1426                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1427
1428                 if (is_active_lru(lru)) {
1429                         int file = is_file_lru(lru);
1430                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1431                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1432                 }
1433                 if (put_page_testzero(page)) {
1434                         __ClearPageLRU(page);
1435                         __ClearPageActive(page);
1436                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1437
1438                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1439                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1440                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1441                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1442                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1443                         } else
1444                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1445                 }
1446         }
1447
1448         /*
1449          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1450          */
1451         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1456  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1457  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1458  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1459  */
1460 static int current_may_throttle(void)
1461 {
1462         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1463                 current->backing_dev_info == NULL ||
1464                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1469  * of reclaimed pages
1470  */
1471 static noinline_for_stack unsigned long
1472 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1473                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1474 {
1475         LIST_HEAD(page_list);
1476         unsigned long nr_scanned;
1477         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1478         unsigned long nr_taken;
1479         unsigned long nr_dirty = 0;
1480         unsigned long nr_congested = 0;
1481         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1482         unsigned long nr_writeback = 0;
1483         unsigned long nr_immediate = 0;
1484         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1485         int file = is_file_lru(lru);
1486         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1487         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1488
1489         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1490                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1491
1492                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1493                 if (fatal_signal_pending(current))
1494                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1495         }
1496
1497         lru_add_drain();
1498
1499         if (!sc->may_unmap)
1500                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1501         if (!sc->may_writepage)
1502                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1503
1504         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1505
1506         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1507                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1508
1509         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1510         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1511
1512         if (global_reclaim(sc)) {
1513                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1514                 if (current_is_kswapd())
1515                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1516                 else
1517                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1518         }
1519         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1520
1521         if (nr_taken == 0)
1522                 return 0;
1523
1524         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1525                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1526                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1527                                 false);
1528
1529         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1530
1531         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1532
1533         if (global_reclaim(sc)) {
1534                 if (current_is_kswapd())
1535                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1536                                                nr_reclaimed);
1537                 else
1538                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1539                                                nr_reclaimed);
1540         }
1541
1542         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1543
1544         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1545
1546         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1547
1548         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1549         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1550
1551         /*
1552          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1553          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1554          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1555          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1556          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1557          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1558          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1559          * same way balance_dirty_pages() manages.
1560          *
1561          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1562          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1563          * are encountered in the nr_immediate check below.
1564          */
1565         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1566                 set_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
1567
1568         /*
1569          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1570          * stalling for global reclaim
1571          */
1572         if (global_reclaim(sc)) {
1573                 /*
1574                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1575                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1576                  */
1577                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1578                         set_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
1579
1580                 /*
1581                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1582                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1583                  * the zone ZONE_DIRTY and kswapd will start writing pages from
1584                  * reclaim context.
1585                  */
1586                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1587                         set_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
1588
1589                 /*
1590                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1591                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1592                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1593                  * they are written so also forcibly stall.
1594                  */
1595                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1596                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1597         }
1598
1599         /*
1600          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1601          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1602          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1603          */
1604         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1605             current_may_throttle())
1606                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1607
1608         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1609                 zone_idx(zone),
1610                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1611                 sc->priority,
1612                 trace_shrink_flags(file));
1613         return nr_reclaimed;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1618  *
1619  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1620  * processes, from rmap.
1621  *
1622  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1623  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1624  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1625  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1626  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1627  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1628  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1629  *
1630  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1631  * But we had to alter page->flags anyway.
1632  */
1633
1634 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1635                                      struct list_head *list,
1636                                      struct list_head *pages_to_free,
1637                                      enum lru_list lru)
1638 {
1639         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1640         unsigned long pgmoved = 0;
1641         struct page *page;
1642         int nr_pages;
1643
1644         while (!list_empty(list)) {
1645                 page = lru_to_page(list);
1646                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1647
1648                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1649                 SetPageLRU(page);
1650
1651                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1652                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1653                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1654                 pgmoved += nr_pages;
1655
1656                 if (put_page_testzero(page)) {
1657                         __ClearPageLRU(page);
1658                         __ClearPageActive(page);
1659                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1660
1661                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1662                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1663                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1664                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1665                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1666                         } else
1667                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1668                 }
1669         }
1670         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1671         if (!is_active_lru(lru))
1672                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1673 }
1674
1675 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1676                                struct lruvec *lruvec,
1677                                struct scan_control *sc,
1678                                enum lru_list lru)
1679 {
1680         unsigned long nr_taken;
1681         unsigned long nr_scanned;
1682         unsigned long vm_flags;
1683         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1684         LIST_HEAD(l_active);
1685         LIST_HEAD(l_inactive);
1686         struct page *page;
1687         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1688         unsigned long nr_rotated = 0;
1689         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1690         int file = is_file_lru(lru);
1691         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1692
1693         lru_add_drain();
1694
1695         if (!sc->may_unmap)
1696                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1697         if (!sc->may_writepage)
1698                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1699
1700         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1701
1702         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1703                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1704         if (global_reclaim(sc))
1705                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, nr_scanned);
1706
1707         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1708
1709         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1710         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1711         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1712         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1713
1714         while (!list_empty(&l_hold)) {
1715                 cond_resched();
1716                 page = lru_to_page(&l_hold);
1717                 list_del(&page->lru);
1718
1719                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1720                         putback_lru_page(page);
1721                         continue;
1722                 }
1723
1724                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1725                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1726                                 if (page_has_private(page))
1727                                         try_to_release_page(page, 0);
1728                                 unlock_page(page);
1729                         }
1730                 }
1731
1732                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1733                                     &vm_flags)) {
1734                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1735                         /*
1736                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1737                          * give them one more trip around the active list. So
1738                          * that executable code get better chances to stay in
1739                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1740                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1741                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1742                          * so we ignore them here.
1743                          */
1744                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1745                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1746                                 continue;
1747                         }
1748                 }
1749
1750                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1751                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1752         }
1753
1754         /*
1755          * Move pages back to the lru list.
1756          */
1757         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1758         /*
1759          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1760          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1761          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1762          * get_scan_count.
1763          */
1764         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1765
1766         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1767         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1768         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1769         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1770
1771         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
1772         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1773 }
1774
1775 #ifdef CONFIG_SWAP
1776 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1777 {
1778         unsigned long active, inactive;
1779
1780         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1781         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1782
1783         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1784                 return 1;
1785
1786         return 0;
1787 }
1788
1789 /**
1790  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1791  * @lruvec: LRU vector to check
1792  *
1793  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1794  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1795  */
1796 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1797 {
1798         /*
1799          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1800          * is pointless.
1801          */
1802         if (!total_swap_pages)
1803                 return 0;
1804
1805         if (!mem_cgroup_disabled())
1806                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1807
1808         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1809 }
1810 #else
1811 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1812 {
1813         return 0;
1814 }
1815 #endif
1816
1817 /**
1818  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1819  * @lruvec: LRU vector to check
1820  *
1821  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1822  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1823  * than half of the file pages are on the inactive list.
1824  *
1825  * Once we get to that situation, protect the system's working
1826  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1827  *
1828  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1829  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1830  */
1831 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1832 {
1833         unsigned long inactive;
1834         unsigned long active;
1835
1836         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1837         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1838
1839         return active > inactive;
1840 }
1841
1842 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1843 {
1844         if (is_file_lru(lru))
1845                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1846         else
1847                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1848 }
1849
1850 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1851                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1852 {
1853         if (is_active_lru(lru)) {
1854                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1855                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1856                 return 0;
1857         }
1858
1859         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1860 }
1861
1862 enum scan_balance {
1863         SCAN_EQUAL,
1864         SCAN_FRACT,
1865         SCAN_ANON,
1866         SCAN_FILE,
1867 };
1868
1869 /*
1870  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1871  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1872  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1873  * onto the active list instead of evict.
1874  *
1875  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1876  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1877  */
1878 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1879                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
1880 {
1881         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1882         u64 fraction[2];
1883         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1884         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1885         unsigned long anon_prio, file_prio;
1886         enum scan_balance scan_balance;
1887         unsigned long anon, file;
1888         bool force_scan = false;
1889         unsigned long ap, fp;
1890         enum lru_list lru;
1891         bool some_scanned;
1892         int pass;
1893
1894         /*
1895          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1896          * results in no scanning on this priority and a potential
1897          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1898          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1899          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1900          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1901          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1902          * well.
1903          */
1904         if (current_is_kswapd() && !zone_reclaimable(zone))
1905                 force_scan = true;
1906         if (!global_reclaim(sc))
1907                 force_scan = true;
1908
1909         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1910         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1911                 scan_balance = SCAN_FILE;
1912                 goto out;
1913         }
1914
1915         /*
1916          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1917          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1918          * disable swapping for individual groups completely when
1919          * using the memory controller's swap limit feature would be
1920          * too expensive.
1921          */
1922         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1923                 scan_balance = SCAN_FILE;
1924                 goto out;
1925         }
1926
1927         /*
1928          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1929          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1930          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1931          */
1932         if (!sc->priority && swappiness) {
1933                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1934                 goto out;
1935         }
1936
1937         /*
1938          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
1939          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
1940          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
1941          * shrinks, so does the window for rotation from references.
1942          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
1943          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
1944          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
1945          */
1946         if (global_reclaim(sc)) {
1947                 unsigned long zonefile;
1948                 unsigned long zonefree;
1949
1950                 zonefree = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1951                 zonefile = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
1952                            zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1953
1954                 if (unlikely(zonefile + zonefree <= high_wmark_pages(zone))) {
1955                         scan_balance = SCAN_ANON;
1956                         goto out;
1957                 }
1958         }
1959
1960         /*
1961          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1962          * anything from the anonymous working set right now.
1963          */
1964         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1965                 scan_balance = SCAN_FILE;
1966                 goto out;
1967         }
1968
1969         scan_balance = SCAN_FRACT;
1970
1971         /*
1972          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1973          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1974          */
1975         anon_prio = swappiness;
1976         file_prio = 200 - anon_prio;
1977
1978         /*
1979          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1980          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1981          * ratios to determine how valuable each cache is.
1982          *
1983          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1984          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1985          * up weighing recent references more than old ones.
1986          *
1987          * anon in [0], file in [1]
1988          */
1989
1990         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
1991                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1992         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
1993                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1994
1995         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1996         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
1997                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
1998                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
1999         }
2000
2001         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2002                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2003                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2004         }
2005
2006         /*
2007          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2008          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2009          * each list that were recently referenced and in active use.
2010          */
2011         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2012         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2013
2014         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2015         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2016         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2017
2018         fraction[0] = ap;
2019         fraction[1] = fp;
2020         denominator = ap + fp + 1;
2021 out:
2022         some_scanned = false;
2023         /* Only use force_scan on second pass. */
2024         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2025                 for_each_evictable_lru(lru) {
2026                         int file = is_file_lru(lru);
2027                         unsigned long size;
2028                         unsigned long scan;
2029
2030                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2031                         scan = size >> sc->priority;
2032
2033                         if (!scan && pass && force_scan)
2034                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2035
2036                         switch (scan_balance) {
2037                         case SCAN_EQUAL:
2038                                 /* Scan lists relative to size */
2039                                 break;
2040                         case SCAN_FRACT:
2041                                 /*
2042                                  * Scan types proportional to swappiness and
2043                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2044                                  */
2045                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2046                                                         denominator);
2047                                 break;
2048                         case SCAN_FILE:
2049                         case SCAN_ANON:
2050                                 /* Scan one type exclusively */
2051                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2052                                         scan = 0;
2053                                 break;
2054                         default:
2055                                 /* Look ma, no brain */
2056                                 BUG();
2057                         }
2058                         nr[lru] = scan;
2059                         /*
2060                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2061                          * if we found something to scan.
2062                          */
2063                         some_scanned |= !!scan;
2064                 }
2065         }
2066 }
2067
2068 /*
2069  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2070  */
2071 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2072                           struct scan_control *sc)
2073 {
2074         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2075         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2076         unsigned long nr_to_scan;
2077         enum lru_list lru;
2078         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2079         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2080         struct blk_plug plug;
2081         bool scan_adjusted;
2082
2083         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr);
2084
2085         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2086         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2087
2088         /*
2089          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2090          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2091          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2092          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2093          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2094          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2095          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2096          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2097          * dropped to zero at the first pass.
2098          */
2099         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2100                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2101
2102         blk_start_plug(&plug);
2103         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2104                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2105                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2106                 unsigned long nr_scanned;
2107
2108                 for_each_evictable_lru(lru) {
2109                         if (nr[lru]) {
2110                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2111                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2112
2113                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2114                                                             lruvec, sc);
2115                         }
2116                 }
2117
2118                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2119                         continue;
2120
2121                 /*
2122                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2123                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2124                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2125                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2126                  * proportional to the original scan target.
2127                  */
2128                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2129                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2130
2131                 /*
2132                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2133                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2134                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2135                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2136                  */
2137                 if (!nr_file || !nr_anon)
2138                         break;
2139
2140                 if (nr_file > nr_anon) {
2141                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2142                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2143                         lru = LRU_BASE;
2144                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2145                 } else {
2146                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2147                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2148                         lru = LRU_FILE;
2149                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2150                 }
2151
2152                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2153                 nr[lru] = 0;
2154                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2155
2156                 /*
2157                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2158                  * scan target and the percentage scanning already complete
2159                  */
2160                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2161                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2162                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2163                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2164
2165                 lru += LRU_ACTIVE;
2166                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2167                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2168                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2169
2170                 scan_adjusted = true;
2171         }
2172         blk_finish_plug(&plug);
2173         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2174
2175         /*
2176          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2177          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2178          */
2179         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2180                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2181                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2182
2183         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2184 }
2185
2186 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2187 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2188 {
2189         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2190                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2191                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2192                 return true;
2193
2194         return false;
2195 }
2196
2197 /*
2198  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2199  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2200  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2201  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2202  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2203  */
2204 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2205                                         unsigned long nr_reclaimed,
2206                                         unsigned long nr_scanned,
2207                                         struct scan_control *sc)
2208 {
2209         unsigned long pages_for_compaction;
2210         unsigned long inactive_lru_pages;
2211
2212         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2213         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2214                 return false;
2215
2216         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2217         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2218                 /*
2219                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2220                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2221                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2222                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2223                  */
2224                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2225                         return false;
2226         } else {
2227                 /*
2228                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2229                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2230                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2231                  * pages that were scanned. This will return to the
2232                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2233                  * the resulting allocation attempt fails
2234                  */
2235                 if (!nr_reclaimed)
2236                         return false;
2237         }
2238
2239         /*
2240          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2241          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2242          */
2243         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2244         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2245         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2246                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2247         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2248                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2249                 return true;
2250
2251         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2252         switch (compaction_suitable(zone, sc->order)) {
2253         case COMPACT_PARTIAL:
2254         case COMPACT_CONTINUE:
2255                 return false;
2256         default:
2257                 return true;
2258         }
2259 }
2260
2261 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2262 {
2263         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2264         bool reclaimable = false;
2265
2266         do {
2267                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2268                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2269                         .zone = zone,
2270                         .priority = sc->priority,
2271                 };
2272                 struct mem_cgroup *memcg;
2273
2274                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2275                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2276
2277                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2278                 do {
2279                         struct lruvec *lruvec;
2280                         int swappiness;
2281
2282                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2283                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2284
2285                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc);
2286
2287                         /*
2288                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2289                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2290                          * zone.
2291                          *
2292                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2293                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2294                          * retry with decreasing priority if one round over the
2295                          * whole hierarchy is not sufficient.
2296                          */
2297                         if (!global_reclaim(sc) &&
2298                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2299                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2300                                 break;
2301                         }
2302                         memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim);
2303                 } while (memcg);
2304
2305                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2306                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2307                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2308
2309                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2310                         reclaimable = true;
2311
2312         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2313                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2314
2315         return reclaimable;
2316 }
2317
2318 /*
2319  * Returns true if compaction should go ahead for a high-order request, or
2320  * the high-order allocation would succeed without compaction.
2321  */
2322 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2323 {
2324         unsigned long balance_gap, watermark;
2325         bool watermark_ok;
2326
2327         /*
2328          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2329          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2330          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2331          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2332          */
2333         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2334                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2335         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2336         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2337
2338         /*
2339          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2340          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2341          */
2342         if (compaction_deferred(zone, order))
2343                 return watermark_ok;
2344
2345         /*
2346          * If compaction is not ready to start and allocation is not likely
2347          * to succeed without it, then keep reclaiming.
2348          */
2349         if (compaction_suitable(zone, order) == COMPACT_SKIPPED)
2350                 return false;
2351
2352         return watermark_ok;
2353 }
2354
2355 /*
2356  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2357  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2358  * request.
2359  *
2360  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2361  * Because:
2362  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2363  *    allocation or
2364  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2365  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2366  *    zone defense algorithm.
2367  *
2368  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2369  * scan then give up on it.
2370  *
2371  * Returns true if a zone was reclaimable.
2372  */
2373 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2374 {
2375         struct zoneref *z;
2376         struct zone *zone;
2377         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2378         unsigned long nr_soft_scanned;
2379         unsigned long lru_pages = 0;
2380         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2381         gfp_t orig_mask;
2382         struct shrink_control shrink = {
2383                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2384         };
2385         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2386         bool reclaimable = false;
2387
2388         /*
2389          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2390          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2391          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2392          */
2393         orig_mask = sc->gfp_mask;
2394         if (buffer_heads_over_limit)
2395                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2396
2397         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2398
2399         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2400                                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2401                 if (!populated_zone(zone))
2402                         continue;
2403                 /*
2404                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2405                  * to global LRU.
2406                  */
2407                 if (global_reclaim(sc)) {
2408                         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2409                                 continue;
2410
2411                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2412                         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2413
2414                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2415                             !zone_reclaimable(zone))
2416                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2417
2418                         /*
2419                          * If we already have plenty of memory free for
2420                          * compaction in this zone, don't free any more.
2421                          * Even though compaction is invoked for any
2422                          * non-zero order, only frequent costly order
2423                          * reclamation is disruptive enough to become a
2424                          * noticeable problem, like transparent huge
2425                          * page allocations.
2426                          */
2427                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2428                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2429                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2430                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2431                                 sc->compaction_ready = true;
2432                                 continue;
2433                         }
2434
2435                         /*
2436                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2437                          * and returns the number of reclaimed pages and
2438                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2439                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2440                          */
2441                         nr_soft_scanned = 0;
2442                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2443                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2444                                                 &nr_soft_scanned);
2445                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2446                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2447                         if (nr_soft_reclaimed)
2448                                 reclaimable = true;
2449                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2450                 }
2451
2452                 if (shrink_zone(zone, sc))
2453                         reclaimable = true;
2454
2455                 if (global_reclaim(sc) &&
2456                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2457                         reclaimable = true;
2458         }
2459
2460         /*
2461          * Don't shrink slabs when reclaiming memory from over limit cgroups
2462          * but do shrink slab at least once when aborting reclaim for
2463          * compaction to avoid unevenly scanning file/anon LRU pages over slab
2464          * pages.
2465          */
2466         if (global_reclaim(sc)) {
2467                 shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2468                 if (reclaim_state) {
2469                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2470                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2471                 }
2472         }
2473
2474         /*
2475          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2476          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2477          */
2478         sc->gfp_mask = orig_mask;
2479
2480         return reclaimable;
2481 }
2482
2483 /*
2484  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2485  *
2486  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2487  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2488  *
2489  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2490  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2491  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2492  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2493  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2494  * work, and the allocation attempt will fail.
2495  *
2496  * returns:     0, if no pages reclaimed
2497  *              else, the number of pages reclaimed
2498  */
2499 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2500                                           struct scan_control *sc)
2501 {
2502         unsigned long total_scanned = 0;
2503         unsigned long writeback_threshold;
2504         bool zones_reclaimable;
2505
2506         delayacct_freepages_start();
2507
2508         if (global_reclaim(sc))
2509                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2510
2511         do {
2512                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2513                                 sc->priority);
2514                 sc->nr_scanned = 0;
2515                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2516
2517                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2518                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2519                         break;
2520
2521                 if (sc->compaction_ready)
2522                         break;
2523
2524                 /*
2525                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2526                  * writepage even in laptop mode.
2527                  */
2528                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2529                         sc->may_writepage = 1;
2530
2531                 /*
2532                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2533                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2534                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2535                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2536                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2537                  */
2538                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2539                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2540                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2541                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2542                         sc->may_writepage = 1;
2543                 }
2544         } while (--sc->priority >= 0);
2545
2546         delayacct_freepages_end();
2547
2548         if (sc->nr_reclaimed)
2549                 return sc->nr_reclaimed;
2550
2551         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2552         if (sc->compaction_ready)
2553                 return 1;
2554
2555         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2556         if (zones_reclaimable)
2557                 return 1;
2558
2559         return 0;
2560 }
2561
2562 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2563 {
2564         struct zone *zone;
2565         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2566         unsigned long free_pages = 0;
2567         int i;
2568         bool wmark_ok;
2569
2570         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2571                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2572                 if (!populated_zone(zone))
2573                         continue;
2574
2575                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2576                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2577         }
2578
2579         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2580         if (!pfmemalloc_reserve)
2581                 return true;
2582
2583         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2584
2585         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2586         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2587                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2588                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2589                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2590         }
2591
2592         return wmark_ok;
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2597  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2598  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2599  * when the low watermark is reached.
2600  *
2601  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2602  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2603  */
2604 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2605                                         nodemask_t *nodemask)
2606 {
2607         struct zoneref *z;
2608         struct zone *zone;
2609         pg_data_t *pgdat = NULL;
2610
2611         /*
2612          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2613          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2614          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2615          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2616          * processes to block on log_wait_commit().
2617          */
2618         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2619                 goto out;
2620
2621         /*
2622          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2623          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2624          */
2625         if (fatal_signal_pending(current))
2626                 goto out;
2627
2628         /*
2629          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2630          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2631          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2632          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2633          *
2634          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2635          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2636          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2637          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2638          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2639          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2640          * should make reasonable progress.
2641          */
2642         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2643                                         gfp_mask, nodemask) {
2644                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2645                         continue;
2646
2647                 /* Throttle based on the first usable node */
2648                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2649                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2650                         goto out;
2651                 break;
2652         }
2653
2654         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2655         if (!pgdat)
2656                 goto out;
2657
2658         /* Account for the throttling */
2659         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2660
2661         /*
2662          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2663          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2664          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2665          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2666          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2667          * second before continuing.
2668          */
2669         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2670                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2671                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2672
2673                 goto check_pending;
2674         }
2675
2676         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2677         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2678                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2679
2680 check_pending:
2681         if (fatal_signal_pending(current))
2682                 return true;
2683
2684 out:
2685         return false;
2686 }
2687
2688 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2689                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2690 {
2691         unsigned long nr_reclaimed;
2692         struct scan_control sc = {
2693                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2694                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2695                 .order = order,
2696                 .nodemask = nodemask,
2697                 .priority = DEF_PRIORITY,
2698                 .may_writepage = !laptop_mode,
2699                 .may_unmap = 1,
2700                 .may_swap = 1,
2701         };
2702
2703         /*
2704          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2705          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2706          * point.
2707          */
2708         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2709                 return 1;
2710
2711         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2712                                 sc.may_writepage,
2713                                 gfp_mask);
2714
2715         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2716
2717         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2718
2719         return nr_reclaimed;
2720 }
2721
2722 #ifdef CONFIG_MEMCG
2723
2724 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2725                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2726                                                 struct zone *zone,
2727                                                 unsigned long *nr_scanned)
2728 {
2729         struct scan_control sc = {
2730                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2731                 .target_mem_cgroup = memcg,
2732                 .may_writepage = !laptop_mode,
2733                 .may_unmap = 1,
2734                 .may_swap = !noswap,
2735         };
2736         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2737         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2738
2739         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2740                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2741
2742         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2743                                                       sc.may_writepage,
2744                                                       sc.gfp_mask);
2745
2746         /*
2747          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2748          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2749          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2750          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2751          * the priority and make it zero.
2752          */
2753         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc);
2754
2755         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2756
2757         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2758         return sc.nr_reclaimed;
2759 }
2760
2761 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2762                                            unsigned long nr_pages,
2763                                            gfp_t gfp_mask,
2764                                            bool may_swap)
2765 {
2766         struct zonelist *zonelist;
2767         unsigned long nr_reclaimed;
2768         int nid;
2769         struct scan_control sc = {
2770                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
2771                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2772                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2773                 .target_mem_cgroup = memcg,
2774                 .priority = DEF_PRIORITY,
2775                 .may_writepage = !laptop_mode,
2776                 .may_unmap = 1,
2777                 .may_swap = may_swap,
2778         };
2779
2780         /*
2781          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2782          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2783          * scan does not need to be the current node.
2784          */
2785         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2786
2787         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2788
2789         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2790                                             sc.may_writepage,
2791                                             sc.gfp_mask);
2792
2793         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2794
2795         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2796
2797         return nr_reclaimed;
2798 }
2799 #endif
2800
2801 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2802 {
2803         struct mem_cgroup *memcg;
2804
2805         if (!total_swap_pages)
2806                 return;
2807
2808         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2809         do {
2810                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2811
2812                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2813                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2814                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2815
2816                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2817         } while (memcg);
2818 }
2819
2820 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2821                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2822 {
2823         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2824                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2825                 return false;
2826
2827         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2828             compaction_suitable(zone, order) == COMPACT_SKIPPED)
2829                 return false;
2830
2831         return true;
2832 }
2833
2834 /*
2835  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2836  *
2837  * For order-0, all zones must be balanced!
2838  *
2839  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2840  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2841  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2842  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2843  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2844  * imbalanced zones.
2845  * The choice of 25% is due to
2846  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2847  *     reasonable sized machine
2848  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2849  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2850  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2851  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2852  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2853  */
2854 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2855 {
2856         unsigned long managed_pages = 0;
2857         unsigned long balanced_pages = 0;
2858         int i;
2859
2860         /* Check the watermark levels */
2861         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2862                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2863
2864                 if (!populated_zone(zone))
2865                         continue;
2866
2867                 managed_pages += zone->managed_pages;
2868
2869                 /*
2870                  * A special case here:
2871                  *
2872                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2873                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2874                  * they must be considered balanced here as well!
2875                  */
2876                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2877                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2878                         continue;
2879                 }
2880
2881                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2882                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2883                 else if (!order)
2884                         return false;
2885         }
2886
2887         if (order)
2888                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2889         else
2890                 return true;
2891 }
2892
2893 /*
2894  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2895  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2896  *
2897  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2898  */
2899 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2900                                         int classzone_idx)
2901 {
2902         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2903         if (remaining)
2904                 return false;
2905
2906         /*
2907          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2908          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2909          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2910          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2911          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2912          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2913          * kswapd and get throttled again
2914          */
2915         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2916                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2917                 return false;
2918         }
2919
2920         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2921 }
2922
2923 /*
2924  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2925  * the high watermark.
2926  *
2927  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2928  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2929  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2930  */
2931 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2932                                int classzone_idx,
2933                                struct scan_control *sc,
2934                                unsigned long lru_pages,
2935                                unsigned long *nr_attempted)
2936 {
2937         int testorder = sc->order;
2938         unsigned long balance_gap;
2939         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2940         struct shrink_control shrink = {
2941                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2942         };
2943         bool lowmem_pressure;
2944
2945         /* Reclaim above the high watermark. */
2946         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2947
2948         /*
2949          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2950          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2951          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2952          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2953          */
2954         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2955                         compaction_suitable(zone, sc->order) !=
2956                                 COMPACT_SKIPPED)
2957                 testorder = 0;
2958
2959         /*
2960          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
2961          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
2962          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
2963          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
2964          */
2965         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2966                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2967
2968         /*
2969          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
2970          * reclaim is necessary
2971          */
2972         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
2973         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
2974                                                 balance_gap, classzone_idx))
2975                 return true;
2976
2977         shrink_zone(zone, sc);
2978         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2979         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2980
2981         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2982         shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2983         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2984
2985         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
2986         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
2987
2988         clear_bit(ZONE_WRITEBACK, &zone->flags);
2989
2990         /*
2991          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
2992          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
2993          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
2994          * waits.
2995          */
2996         if (zone_reclaimable(zone) &&
2997             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
2998                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
2999                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3000         }
3001
3002         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3003 }
3004
3005 /*
3006  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
3007  * they are all at high_wmark_pages(zone).
3008  *
3009  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
3010  *
3011  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
3012  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
3013  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
3014  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
3015  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
3016  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
3017  * the zone for when the problem goes away.
3018  *
3019  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3020  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3021  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3022  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3023  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3024  * of pages is balanced across the zones.
3025  */
3026 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3027                                                         int *classzone_idx)
3028 {
3029         int i;
3030         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3031         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3032         unsigned long nr_soft_scanned;
3033         struct scan_control sc = {
3034                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3035                 .order = order,
3036                 .priority = DEF_PRIORITY,
3037                 .may_writepage = !laptop_mode,
3038                 .may_unmap = 1,
3039                 .may_swap = 1,
3040         };
3041         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3042
3043         do {
3044                 unsigned long lru_pages = 0;
3045                 unsigned long nr_attempted = 0;
3046                 bool raise_priority = true;
3047                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3048
3049                 sc.nr_reclaimed = 0;
3050
3051                 /*
3052                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3053                  * zone which needs scanning
3054                  */
3055                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3056                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3057
3058                         if (!populated_zone(zone))
3059                                 continue;
3060
3061                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3062                             !zone_reclaimable(zone))
3063                                 continue;
3064
3065                         /*
3066                          * Do some background aging of the anon list, to give
3067                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3068                          */
3069                         age_active_anon(zone, &sc);
3070
3071                         /*
3072                          * If the number of buffer_heads in the machine
3073                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3074                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3075                          * it to relieve lowmem pressure.
3076                          */
3077                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3078                                 end_zone = i;
3079                                 break;
3080                         }
3081
3082                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3083                                 end_zone = i;
3084                                 break;
3085                         } else {
3086                                 /*
3087                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3088                                  * flags
3089                                  */
3090                                 clear_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
3091                                 clear_bit(ZONE_DIRTY, &zone->flags);
3092                         }
3093                 }
3094
3095                 if (i < 0)
3096                         goto out;
3097
3098                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3099                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3100
3101                         if (!populated_zone(zone))
3102                                 continue;
3103
3104                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
3105
3106                         /*
3107                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3108                          * not call compaction as it is expected that the
3109                          * necessary pages are already available.
3110                          */
3111                         if (pgdat_needs_compaction &&
3112                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3113                                                 low_wmark_pages(zone),
3114                                                 *classzone_idx, 0))
3115                                 pgdat_needs_compaction = false;
3116                 }
3117
3118                 /*
3119                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3120                  * even in laptop mode.
3121                  */
3122                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3123                         sc.may_writepage = 1;
3124
3125                 /*
3126                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3127                  * at the last zone which needs scanning.
3128                  *
3129                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3130                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3131                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3132                  * cause too much scanning of the lower zones.
3133                  */
3134                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3135                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3136
3137                         if (!populated_zone(zone))
3138                                 continue;
3139
3140                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3141                             !zone_reclaimable(zone))
3142                                 continue;
3143
3144                         sc.nr_scanned = 0;
3145
3146                         nr_soft_scanned = 0;
3147                         /*
3148                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3149                          */
3150                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3151                                                         order, sc.gfp_mask,
3152                                                         &nr_soft_scanned);
3153                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3154
3155                         /*
3156                          * There should be no need to raise the scanning
3157                          * priority if enough pages are already being scanned
3158                          * that that high watermark would be met at 100%
3159                          * efficiency.
3160                          */
3161                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone, &sc,
3162                                         lru_pages, &nr_attempted))
3163                                 raise_priority = false;
3164                 }
3165
3166                 /*
3167                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3168                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3169                  * able to safely make forward progress. Wake them
3170                  */
3171                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3172                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3173                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3174
3175                 /*
3176                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3177                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3178                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3179                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3180                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3181                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3182                  */
3183                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3184                         order = sc.order = 0;
3185
3186                 /* Check if kswapd should be suspending */
3187                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3188                         break;
3189
3190                 /*
3191                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3192                  * high watermark number of pages as requsted
3193                  */
3194                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3195                         compact_pgdat(pgdat, order);
3196
3197                 /*
3198                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3199                  * progress in reclaiming pages
3200                  */
3201                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3202                         sc.priority--;
3203         } while (sc.priority >= 1 &&
3204                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3205
3206 out:
3207         /*
3208          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3209          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3210          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3211          * was awake, order will remain at the higher level
3212          */
3213         *classzone_idx = end_zone;
3214         return order;
3215 }
3216
3217 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3218 {
3219         long remaining = 0;
3220         DEFINE_WAIT(wait);
3221
3222         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3223                 return;
3224
3225         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3226
3227         /* Try to sleep for a short interval */
3228         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3229                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3230                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3231                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3232         }
3233
3234         /*
3235          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3236          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3237          */
3238         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3239                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3240
3241                 /*
3242                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3243                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3244                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3245                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3246                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3247                  * them before going back to sleep.
3248                  */
3249                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3250
3251                 /*
3252                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3253                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3254                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3255                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3256                  */
3257                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3258
3259                 if (!kthread_should_stop())
3260                         schedule();
3261
3262                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3263         } else {
3264                 if (remaining)
3265                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3266                 else
3267                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3268         }
3269         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3270 }
3271
3272 /*
3273  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3274  * from the init process.
3275  *
3276  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3277  * free memory available even if there is no other activity
3278  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3279  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3280  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3281  *
3282  * If there are applications that are active memory-allocators
3283  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3284  */
3285 static int kswapd(void *p)
3286 {
3287         unsigned long order, new_order;
3288         unsigned balanced_order;
3289         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3290         int balanced_classzone_idx;
3291         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3292         struct task_struct *tsk = current;
3293
3294         struct reclaim_state reclaim_state = {
3295                 .reclaimed_slab = 0,
3296         };
3297         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3298
3299         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3300
3301         if (!cpumask_empty(cpumask))
3302                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3303         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3304
3305         /*
3306          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3307          * and that if we need more memory we should get access to it
3308          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3309          * never get caught in the normal page freeing logic.
3310          *
3311          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3312          * you need a small amount of memory in order to be able to
3313          * page out something else, and this flag essentially protects
3314          * us from recursively trying to free more memory as we're
3315          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3316          */
3317         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3318         set_freezable();
3319
3320         order = new_order = 0;
3321         balanced_order = 0;
3322         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3323         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3324         for ( ; ; ) {
3325                 bool ret;
3326
3327                 /*
3328                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3329                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3330                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3331                  */
3332                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3333                                         balanced_order == new_order) {
3334                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3335                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3336                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3337                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3338                 }
3339
3340                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3341                         /*
3342                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3343                          * allocation or has tigher zone constraints
3344                          */
3345                         order = new_order;
3346                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3347                 } else {
3348                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3349                                                 balanced_classzone_idx);
3350                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3351                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3352                         new_order = order;
3353                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3354                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3355                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3356                 }
3357
3358                 ret = try_to_freeze();
3359                 if (kthread_should_stop())
3360                         break;
3361
3362                 /*
3363                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3364                  * after returning from the refrigerator
3365                  */
3366                 if (!ret) {
3367                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3368                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3369                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3370                                                 &balanced_classzone_idx);
3371                 }
3372         }
3373
3374         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3375         current->reclaim_state = NULL;
3376         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3377
3378         return 0;
3379 }
3380
3381 /*
3382  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3383  */
3384 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3385 {
3386         pg_data_t *pgdat;
3387
3388         if (!populated_zone(zone))
3389                 return;
3390
3391         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
3392                 return;
3393         pgdat = zone->zone_pgdat;
3394         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3395                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3396                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3397         }
3398         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3399                 return;
3400         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3401                 return;
3402
3403         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3404         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3405 }
3406
3407 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3408 /*
3409  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3410  * freed pages.
3411  *
3412  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3413  * LRU order by reclaiming preferentially
3414  * inactive > active > active referenced > active mapped
3415  */
3416 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3417 {
3418         struct reclaim_state reclaim_state;
3419         struct scan_control sc = {
3420                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3421                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3422                 .priority = DEF_PRIORITY,
3423                 .may_writepage = 1,
3424                 .may_unmap = 1,
3425                 .may_swap = 1,
3426                 .hibernation_mode = 1,
3427         };
3428         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3429         struct task_struct *p = current;
3430         unsigned long nr_reclaimed;
3431
3432         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3433         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3434         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3435         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3436
3437         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3438
3439         p->reclaim_state = NULL;
3440         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3441         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3442
3443         return nr_reclaimed;
3444 }
3445 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3446
3447 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3448    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3449    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3450    restore their cpu bindings. */
3451 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3452                         void *hcpu)
3453 {
3454         int nid;
3455
3456         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3457                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3458                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3459                         const struct cpumask *mask;
3460
3461                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3462
3463                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3464                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3465                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3466                 }
3467         }
3468         return NOTIFY_OK;
3469 }
3470
3471 /*
3472  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3473  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3474  */
3475 int kswapd_run(int nid)
3476 {
3477         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3478         int ret = 0;
3479
3480         if (pgdat->kswapd)
3481                 return 0;
3482
3483         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3484         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3485                 /* failure at boot is fatal */
3486                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3487                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3488                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3489                 pgdat->kswapd = NULL;
3490         }
3491         return ret;
3492 }
3493
3494 /*
3495  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3496  * hold mem_hotplug_begin/end().
3497  */
3498 void kswapd_stop(int nid)
3499 {
3500         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3501
3502         if (kswapd) {
3503                 kthread_stop(kswapd);
3504                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3505         }
3506 }
3507
3508 static int __init kswapd_init(void)
3509 {
3510         int nid;
3511
3512         swap_setup();
3513         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3514                 kswapd_run(nid);
3515         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3516         return 0;
3517 }
3518
3519 module_init(kswapd_init)
3520
3521 #ifdef CONFIG_NUMA
3522 /*
3523  * Zone reclaim mode
3524  *
3525  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3526  * the watermarks.
3527  */
3528 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3529
3530 #define RECLAIM_OFF 0
3531 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3532 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3533 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3534
3535 /*
3536  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3537  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3538  * a zone.
3539  */
3540 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3541
3542 /*
3543  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3544  * occur.
3545  */
3546 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3547
3548 /*
3549  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3550  * slab reclaim needs to occur.
3551  */
3552 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3553
3554 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3555 {
3556         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3557         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3558                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3559
3560         /*
3561          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3562          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3563          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3564          */
3565         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3566 }
3567
3568 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3569 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3570 {
3571         long nr_pagecache_reclaimable;
3572         long delta = 0;
3573
3574         /*
3575          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3576          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3577          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3578          * a better estimate
3579          */
3580         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3581                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3582         else
3583                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3584
3585         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3586         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3587                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3588
3589         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3590         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3591                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3592
3593         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3594 }
3595
3596 /*
3597  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3598  */
3599 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3600 {
3601         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3602         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3603         struct task_struct *p = current;
3604         struct reclaim_state reclaim_state;
3605         struct scan_control sc = {
3606                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3607                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3608                 .order = order,
3609                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3610                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3611                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3612                 .may_swap = 1,
3613         };
3614         struct shrink_control shrink = {
3615                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3616         };
3617         unsigned long nr_slab_pages0, nr_slab_pages1;
3618
3619         cond_resched();
3620         /*
3621          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3622          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3623          * and RECLAIM_SWAP.
3624          */
3625         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3626         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3627         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3628         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3629
3630         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3631                 /*
3632                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3633                  * priorities until we have enough memory freed.
3634                  */
3635                 do {
3636                         shrink_zone(zone, &sc);
3637                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3638         }
3639
3640         nr_slab_pages0 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3641         if (nr_slab_pages0 > zone->min_slab_pages) {
3642                 /*
3643                  * shrink_slab() does not currently allow us to determine how
3644                  * many pages were freed in this zone. So we take the current
3645                  * number of slab pages and shake the slab until it is reduced
3646                  * by the same nr_pages that we used for reclaiming unmapped
3647                  * pages.
3648                  */
3649                 nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
3650                 node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
3651                 for (;;) {
3652                         unsigned long lru_pages = zone_reclaimable_pages(zone);
3653
3654                         /* No reclaimable slab or very low memory pressure */
3655                         if (!shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages))
3656                                 break;
3657
3658                         /* Freed enough memory */
3659                         nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone,
3660                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3661                         if (nr_slab_pages1 + nr_pages <= nr_slab_pages0)
3662                                 break;
3663                 }
3664
3665                 /*
3666                  * Update nr_reclaimed by the number of slab pages we
3667                  * reclaimed from this zone.
3668                  */
3669                 nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3670                 if (nr_slab_pages1 < nr_slab_pages0)
3671                         sc.nr_reclaimed += nr_slab_pages0 - nr_slab_pages1;
3672         }
3673
3674         p->reclaim_state = NULL;
3675         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3676         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3677         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3678 }
3679
3680 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3681 {
3682         int node_id;
3683         int ret;
3684
3685         /*
3686          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3687          * slab pages if we are over the defined limits.
3688          *
3689          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3690          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3691          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3692          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3693          * unmapped file backed pages.
3694          */
3695         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3696             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3697                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3698
3699         if (!zone_reclaimable(zone))
3700                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3701
3702         /*
3703          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3704          */
3705         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3706                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3707
3708         /*
3709          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3710          * have associated processors. This will favor the local processor
3711          * over remote processors and spread off node memory allocations
3712          * as wide as possible.
3713          */
3714         node_id = zone_to_nid(zone);
3715         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3716                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3717
3718         if (test_and_set_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags))
3719                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3720
3721         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3722         clear_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
3723
3724         if (!ret)
3725                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3726
3727         return ret;
3728 }
3729 #endif
3730
3731 /*
3732  * page_evictable - test whether a page is evictable
3733  * @page: the page to test
3734  *
3735  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3736  * lists vs unevictable list.
3737  *
3738  * Reasons page might not be evictable:
3739  * (1) page's mapping marked unevictable
3740  * (2) page is part of an mlocked VMA
3741  *
3742  */
3743 int page_evictable(struct page *page)
3744 {
3745         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3746 }
3747
3748 #ifdef CONFIG_SHMEM
3749 /**
3750  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3751  * @pages:      array of pages to check
3752  * @nr_pages:   number of pages to check
3753  *
3754  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3755  *
3756  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3757  */
3758 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3759 {
3760         struct lruvec *lruvec;
3761         struct zone *zone = NULL;
3762         int pgscanned = 0;
3763         int pgrescued = 0;
3764         int i;
3765
3766         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3767                 struct page *page = pages[i];
3768                 struct zone *pagezone;
3769
3770                 pgscanned++;
3771                 pagezone = page_zone(page);
3772                 if (pagezone != zone) {
3773                         if (zone)
3774                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3775                         zone = pagezone;
3776                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3777                 }
3778                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3779
3780                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3781                         continue;
3782
3783                 if (page_evictable(page)) {
3784                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3785
3786                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3787                         ClearPageUnevictable(page);
3788                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3789                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3790                         pgrescued++;
3791                 }
3792         }
3793
3794         if (zone) {
3795                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3796                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3797                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3798         }
3799 }
3800 #endif /* CONFIG_SHMEM */