mm: update the description for vm_total_pages
[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->pages_scanned < zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
178 }
179
180 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
181 {
182         if (!mem_cgroup_disabled())
183                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
184
185         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
186 }
187
188 /*
189  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
190  */
191 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
192 {
193         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
194
195         /*
196          * If we only have one possible node in the system anyway, save
197          * ourselves the trouble and disable NUMA aware behavior. This way we
198          * will save memory and some small loop time later.
199          */
200         if (nr_node_ids == 1)
201                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_NUMA_AWARE;
202
203         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
204                 size *= nr_node_ids;
205
206         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
207         if (!shrinker->nr_deferred)
208                 return -ENOMEM;
209
210         down_write(&shrinker_rwsem);
211         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
212         up_write(&shrinker_rwsem);
213         return 0;
214 }
215 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
216
217 /*
218  * Remove one
219  */
220 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
221 {
222         down_write(&shrinker_rwsem);
223         list_del(&shrinker->list);
224         up_write(&shrinker_rwsem);
225         kfree(shrinker->nr_deferred);
226 }
227 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
228
229 #define SHRINK_BATCH 128
230
231 static unsigned long
232 shrink_slab_node(struct shrink_control *shrinkctl, struct shrinker *shrinker,
233                  unsigned long nr_pages_scanned, unsigned long lru_pages)
234 {
235         unsigned long freed = 0;
236         unsigned long long delta;
237         long total_scan;
238         long freeable;
239         long nr;
240         long new_nr;
241         int nid = shrinkctl->nid;
242         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
243                                           : SHRINK_BATCH;
244
245         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
246         if (freeable == 0)
247                 return 0;
248
249         /*
250          * copy the current shrinker scan count into a local variable
251          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
252          * don't also do this scanning work.
253          */
254         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
255
256         total_scan = nr;
257         delta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;
258         delta *= freeable;
259         do_div(delta, lru_pages + 1);
260         total_scan += delta;
261         if (total_scan < 0) {
262                 printk(KERN_ERR
263                 "shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
264                        shrinker->scan_objects, total_scan);
265                 total_scan = freeable;
266         }
267
268         /*
269          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
270          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
271          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
272          * nr being built up so when a shrink that can do some work
273          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
274          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
275          * memory.
276          *
277          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
278          * a large delta change is calculated directly.
279          */
280         if (delta < freeable / 4)
281                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
282
283         /*
284          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
285          * never try to free more than twice the estimate number of
286          * freeable entries.
287          */
288         if (total_scan > freeable * 2)
289                 total_scan = freeable * 2;
290
291         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
292                                 nr_pages_scanned, lru_pages,
293                                 freeable, delta, total_scan);
294
295         /*
296          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
297          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
298          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
299          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
300          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
301          * objects spread over several slabs with usage less than the
302          * batch_size.
303          *
304          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
305          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
306          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
307          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
308          * possible.
309          */
310         while (total_scan >= batch_size ||
311                total_scan >= freeable) {
312                 unsigned long ret;
313                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
314
315                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
316                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
317                 if (ret == SHRINK_STOP)
318                         break;
319                 freed += ret;
320
321                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, nr_to_scan);
322                 total_scan -= nr_to_scan;
323
324                 cond_resched();
325         }
326
327         /*
328          * move the unused scan count back into the shrinker in a
329          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
330          * scan, there is no need to do an update.
331          */
332         if (total_scan > 0)
333                 new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
334                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
335         else
336                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
337
338         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
339         return freed;
340 }
341
342 /*
343  * Call the shrink functions to age shrinkable caches
344  *
345  * Here we assume it costs one seek to replace a lru page and that it also
346  * takes a seek to recreate a cache object.  With this in mind we age equal
347  * percentages of the lru and ageable caches.  This should balance the seeks
348  * generated by these structures.
349  *
350  * If the vm encountered mapped pages on the LRU it increase the pressure on
351  * slab to avoid swapping.
352  *
353  * We do weird things to avoid (scanned*seeks*entries) overflowing 32 bits.
354  *
355  * `lru_pages' represents the number of on-LRU pages in all the zones which
356  * are eligible for the caller's allocation attempt.  It is used for balancing
357  * slab reclaim versus page reclaim.
358  *
359  * Returns the number of slab objects which we shrunk.
360  */
361 unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
362                           unsigned long nr_pages_scanned,
363                           unsigned long lru_pages)
364 {
365         struct shrinker *shrinker;
366         unsigned long freed = 0;
367
368         if (nr_pages_scanned == 0)
369                 nr_pages_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
370
371         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
372                 /*
373                  * If we would return 0, our callers would understand that we
374                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
375                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
376                  * time.
377                  */
378                 freed = 1;
379                 goto out;
380         }
381
382         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
383                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)) {
384                         shrinkctl->nid = 0;
385                         freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
386                                         nr_pages_scanned, lru_pages);
387                         continue;
388                 }
389
390                 for_each_node_mask(shrinkctl->nid, shrinkctl->nodes_to_scan) {
391                         if (node_online(shrinkctl->nid))
392                                 freed += shrink_slab_node(shrinkctl, shrinker,
393                                                 nr_pages_scanned, lru_pages);
394
395                 }
396         }
397         up_read(&shrinker_rwsem);
398 out:
399         cond_resched();
400         return freed;
401 }
402
403 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
404 {
405         /*
406          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
407          * that isolated the page, the page cache radix tree and
408          * optional buffer heads at page->private.
409          */
410         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
411 }
412
413 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
414                               struct scan_control *sc)
415 {
416         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
417                 return 1;
418         if (!bdi_write_congested(bdi))
419                 return 1;
420         if (bdi == current->backing_dev_info)
421                 return 1;
422         return 0;
423 }
424
425 /*
426  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
427  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
428  * fsync(), msync() or close().
429  *
430  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
431  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
432  * that page is locked, the mapping is pinned.
433  *
434  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
435  * __GFP_FS.
436  */
437 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
438                                 struct page *page, int error)
439 {
440         lock_page(page);
441         if (page_mapping(page) == mapping)
442                 mapping_set_error(mapping, error);
443         unlock_page(page);
444 }
445
446 /* possible outcome of pageout() */
447 typedef enum {
448         /* failed to write page out, page is locked */
449         PAGE_KEEP,
450         /* move page to the active list, page is locked */
451         PAGE_ACTIVATE,
452         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
453         PAGE_SUCCESS,
454         /* page is clean and locked */
455         PAGE_CLEAN,
456 } pageout_t;
457
458 /*
459  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
460  * Calls ->writepage().
461  */
462 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
463                          struct scan_control *sc)
464 {
465         /*
466          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
467          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
468          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
469          * stalls if we need to run get_block().  We could test
470          * PagePrivate for that.
471          *
472          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
473          * this page's queue, we can perform writeback even if that
474          * will block.
475          *
476          * If the page is swapcache, write it back even if that would
477          * block, for some throttling. This happens by accident, because
478          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
479          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
480          */
481         if (!is_page_cache_freeable(page))
482                 return PAGE_KEEP;
483         if (!mapping) {
484                 /*
485                  * Some data journaling orphaned pages can have
486                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
487                  */
488                 if (page_has_private(page)) {
489                         if (try_to_free_buffers(page)) {
490                                 ClearPageDirty(page);
491                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
492                                 return PAGE_CLEAN;
493                         }
494                 }
495                 return PAGE_KEEP;
496         }
497         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
498                 return PAGE_ACTIVATE;
499         if (!may_write_to_queue(mapping->backing_dev_info, sc))
500                 return PAGE_KEEP;
501
502         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
503                 int res;
504                 struct writeback_control wbc = {
505                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
506                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
507                         .range_start = 0,
508                         .range_end = LLONG_MAX,
509                         .for_reclaim = 1,
510                 };
511
512                 SetPageReclaim(page);
513                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
514                 if (res < 0)
515                         handle_write_error(mapping, page, res);
516                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
517                         ClearPageReclaim(page);
518                         return PAGE_ACTIVATE;
519                 }
520
521                 if (!PageWriteback(page)) {
522                         /* synchronous write or broken a_ops? */
523                         ClearPageReclaim(page);
524                 }
525                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
526                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
527                 return PAGE_SUCCESS;
528         }
529
530         return PAGE_CLEAN;
531 }
532
533 /*
534  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
535  * gets returned with a refcount of 0.
536  */
537 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
538                             bool reclaimed)
539 {
540         BUG_ON(!PageLocked(page));
541         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
542
543         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
544         /*
545          * The non racy check for a busy page.
546          *
547          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
548          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
549          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
550          * here, then the following race may occur:
551          *
552          * get_user_pages(&page);
553          * [user mapping goes away]
554          * write_to(page);
555          *                              !PageDirty(page)    [good]
556          * SetPageDirty(page);
557          * put_page(page);
558          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
559          *
560          * [oops, our write_to data is lost]
561          *
562          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
563          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
564          * load is not satisfied before that of page->_count.
565          *
566          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
567          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
568          */
569         if (!page_freeze_refs(page, 2))
570                 goto cannot_free;
571         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
572         if (unlikely(PageDirty(page))) {
573                 page_unfreeze_refs(page, 2);
574                 goto cannot_free;
575         }
576
577         if (PageSwapCache(page)) {
578                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
579                 __delete_from_swap_cache(page);
580                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
581                 swapcache_free(swap, page);
582         } else {
583                 void (*freepage)(struct page *);
584                 void *shadow = NULL;
585
586                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
587                 /*
588                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
589                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
590                  *
591                  * But don't store shadows in an address space that is
592                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
593                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
594                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
595                  * back.
596                  */
597                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
598                     !mapping_exiting(mapping))
599                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
600                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
601                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
602                 mem_cgroup_uncharge_cache_page(page);
603
604                 if (freepage != NULL)
605                         freepage(page);
606         }
607
608         return 1;
609
610 cannot_free:
611         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
617  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
618  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
619  * this page.
620  */
621 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
622 {
623         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
624                 /*
625                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
626                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
627                  * atomic operation.
628                  */
629                 page_unfreeze_refs(page, 1);
630                 return 1;
631         }
632         return 0;
633 }
634
635 /**
636  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
637  * @page: page to be put back to appropriate lru list
638  *
639  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
640  * Page may still be unevictable for other reasons.
641  *
642  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
643  */
644 void putback_lru_page(struct page *page)
645 {
646         bool is_unevictable;
647         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
648
649         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
650
651 redo:
652         ClearPageUnevictable(page);
653
654         if (page_evictable(page)) {
655                 /*
656                  * For evictable pages, we can use the cache.
657                  * In event of a race, worst case is we end up with an
658                  * unevictable page on [in]active list.
659                  * We know how to handle that.
660                  */
661                 is_unevictable = false;
662                 lru_cache_add(page);
663         } else {
664                 /*
665                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
666                  * list.
667                  */
668                 is_unevictable = true;
669                 add_page_to_unevictable_list(page);
670                 /*
671                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
672                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
673                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
674                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
675                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
676                  * the page back to the evictable list.
677                  *
678                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
679                  */
680                 smp_mb();
681         }
682
683         /*
684          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
685          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
686          * check after we added it to the list, again.
687          */
688         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
689                 if (!isolate_lru_page(page)) {
690                         put_page(page);
691                         goto redo;
692                 }
693                 /* This means someone else dropped this page from LRU
694                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
695                  * nothing to do here.
696                  */
697         }
698
699         if (was_unevictable && !is_unevictable)
700                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
701         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
702                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
703
704         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
705 }
706
707 enum page_references {
708         PAGEREF_RECLAIM,
709         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
710         PAGEREF_KEEP,
711         PAGEREF_ACTIVATE,
712 };
713
714 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
715                                                   struct scan_control *sc)
716 {
717         int referenced_ptes, referenced_page;
718         unsigned long vm_flags;
719
720         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
721                                           &vm_flags);
722         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
723
724         /*
725          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
726          * move the page to the unevictable list.
727          */
728         if (vm_flags & VM_LOCKED)
729                 return PAGEREF_RECLAIM;
730
731         if (referenced_ptes) {
732                 if (PageSwapBacked(page))
733                         return PAGEREF_ACTIVATE;
734                 /*
735                  * All mapped pages start out with page table
736                  * references from the instantiating fault, so we need
737                  * to look twice if a mapped file page is used more
738                  * than once.
739                  *
740                  * Mark it and spare it for another trip around the
741                  * inactive list.  Another page table reference will
742                  * lead to its activation.
743                  *
744                  * Note: the mark is set for activated pages as well
745                  * so that recently deactivated but used pages are
746                  * quickly recovered.
747                  */
748                 SetPageReferenced(page);
749
750                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
751                         return PAGEREF_ACTIVATE;
752
753                 /*
754                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
755                  */
756                 if (vm_flags & VM_EXEC)
757                         return PAGEREF_ACTIVATE;
758
759                 return PAGEREF_KEEP;
760         }
761
762         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
763         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
764                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
765
766         return PAGEREF_RECLAIM;
767 }
768
769 /* Check if a page is dirty or under writeback */
770 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
771                                        bool *dirty, bool *writeback)
772 {
773         struct address_space *mapping;
774
775         /*
776          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
777          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
778          */
779         if (!page_is_file_cache(page)) {
780                 *dirty = false;
781                 *writeback = false;
782                 return;
783         }
784
785         /* By default assume that the page flags are accurate */
786         *dirty = PageDirty(page);
787         *writeback = PageWriteback(page);
788
789         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
790         if (!page_has_private(page))
791                 return;
792
793         mapping = page_mapping(page);
794         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
795                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
796 }
797
798 /*
799  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
800  */
801 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
802                                       struct zone *zone,
803                                       struct scan_control *sc,
804                                       enum ttu_flags ttu_flags,
805                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
806                                       unsigned long *ret_nr_unqueued_dirty,
807                                       unsigned long *ret_nr_congested,
808                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
809                                       unsigned long *ret_nr_immediate,
810                                       bool force_reclaim)
811 {
812         LIST_HEAD(ret_pages);
813         LIST_HEAD(free_pages);
814         int pgactivate = 0;
815         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
816         unsigned long nr_dirty = 0;
817         unsigned long nr_congested = 0;
818         unsigned long nr_reclaimed = 0;
819         unsigned long nr_writeback = 0;
820         unsigned long nr_immediate = 0;
821
822         cond_resched();
823
824         mem_cgroup_uncharge_start();
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                             zone_is_reclaim_writeback(zone)) {
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                                          !zone_is_reclaim_dirty(zone))) {
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         free_hot_cold_page_list(&free_pages, true);
1136
1137         list_splice(&ret_pages, page_list);
1138         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1139         mem_cgroup_uncharge_end();
1140         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1141         *ret_nr_congested += nr_congested;
1142         *ret_nr_unqueued_dirty += nr_unqueued_dirty;
1143         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1144         *ret_nr_immediate += nr_immediate;
1145         return nr_reclaimed;
1146 }
1147
1148 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1149                                             struct list_head *page_list)
1150 {
1151         struct scan_control sc = {
1152                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1153                 .priority = DEF_PRIORITY,
1154                 .may_unmap = 1,
1155         };
1156         unsigned long ret, dummy1, dummy2, dummy3, dummy4, dummy5;
1157         struct page *page, *next;
1158         LIST_HEAD(clean_pages);
1159
1160         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1161                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1162                     !isolated_balloon_page(page)) {
1163                         ClearPageActive(page);
1164                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1165                 }
1166         }
1167
1168         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1169                         TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1170                         &dummy1, &dummy2, &dummy3, &dummy4, &dummy5, true);
1171         list_splice(&clean_pages, page_list);
1172         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1173         return ret;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1178  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1179  * freed elsewhere are also ignored.
1180  *
1181  * page:        page to consider
1182  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1183  *
1184  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1185  */
1186 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1187 {
1188         int ret = -EINVAL;
1189
1190         /* Only take pages on the LRU. */
1191         if (!PageLRU(page))
1192                 return ret;
1193
1194         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1195         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1196                 return ret;
1197
1198         ret = -EBUSY;
1199
1200         /*
1201          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1202          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1203          * blocking - clean pages for the most part.
1204          *
1205          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1206          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1207          *
1208          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1209          * that it is possible to migrate without blocking
1210          */
1211         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1212                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1213                 if (PageWriteback(page))
1214                         return ret;
1215
1216                 if (PageDirty(page)) {
1217                         struct address_space *mapping;
1218
1219                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1220                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1221                                 return ret;
1222
1223                         /*
1224                          * Only pages without mappings or that have a
1225                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1226                          * without blocking
1227                          */
1228                         mapping = page_mapping(page);
1229                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1230                                 return ret;
1231                 }
1232         }
1233
1234         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1235                 return ret;
1236
1237         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1238                 /*
1239                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1240                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1241                  * page release code relies on it.
1242                  */
1243                 ClearPageLRU(page);
1244                 ret = 0;
1245         }
1246
1247         return ret;
1248 }
1249
1250 /*
1251  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1252  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1253  * and working on them outside the LRU lock.
1254  *
1255  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1256  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1257  *
1258  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1259  *
1260  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1261  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1262  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1263  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1264  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1265  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1266  * @lru:        LRU list id for isolating
1267  *
1268  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1269  */
1270 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1271                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1272                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1273                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1274 {
1275         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1276         unsigned long nr_taken = 0;
1277         unsigned long scan;
1278
1279         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1280                 struct page *page;
1281                 int nr_pages;
1282
1283                 page = lru_to_page(src);
1284                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1285
1286                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1287
1288                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1289                 case 0:
1290                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1291                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1292                         list_move(&page->lru, dst);
1293                         nr_taken += nr_pages;
1294                         break;
1295
1296                 case -EBUSY:
1297                         /* else it is being freed elsewhere */
1298                         list_move(&page->lru, src);
1299                         continue;
1300
1301                 default:
1302                         BUG();
1303                 }
1304         }
1305
1306         *nr_scanned = scan;
1307         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1308                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1309         return nr_taken;
1310 }
1311
1312 /**
1313  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1314  * @page: page to isolate from its LRU list
1315  *
1316  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1317  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1318  *
1319  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1320  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1321  *
1322  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1323  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1324  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1325  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1326  *
1327  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1328  * found will be decremented.
1329  *
1330  * Restrictions:
1331  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1332  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1333  *     without a stable reference).
1334  * (2) the lru_lock must not be held.
1335  * (3) interrupts must be enabled.
1336  */
1337 int isolate_lru_page(struct page *page)
1338 {
1339         int ret = -EBUSY;
1340
1341         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1342
1343         if (PageLRU(page)) {
1344                 struct zone *zone = page_zone(page);
1345                 struct lruvec *lruvec;
1346
1347                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1348                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1349                 if (PageLRU(page)) {
1350                         int lru = page_lru(page);
1351                         get_page(page);
1352                         ClearPageLRU(page);
1353                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1354                         ret = 0;
1355                 }
1356                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1357         }
1358         return ret;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1363  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1364  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1365  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1366  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1367  */
1368 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1369                 struct scan_control *sc)
1370 {
1371         unsigned long inactive, isolated;
1372
1373         if (current_is_kswapd())
1374                 return 0;
1375
1376         if (!global_reclaim(sc))
1377                 return 0;
1378
1379         if (file) {
1380                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1381                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1382         } else {
1383                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1384                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1385         }
1386
1387         /*
1388          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1389          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1390          * deadlock.
1391          */
1392         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1393                 inactive >>= 3;
1394
1395         return isolated > inactive;
1396 }
1397
1398 static noinline_for_stack void
1399 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1400 {
1401         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1402         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1403         LIST_HEAD(pages_to_free);
1404
1405         /*
1406          * Put back any unfreeable pages.
1407          */
1408         while (!list_empty(page_list)) {
1409                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1410                 int lru;
1411
1412                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1413                 list_del(&page->lru);
1414                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1415                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1416                         putback_lru_page(page);
1417                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1418                         continue;
1419                 }
1420
1421                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1422
1423                 SetPageLRU(page);
1424                 lru = page_lru(page);
1425                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1426
1427                 if (is_active_lru(lru)) {
1428                         int file = is_file_lru(lru);
1429                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1430                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1431                 }
1432                 if (put_page_testzero(page)) {
1433                         __ClearPageLRU(page);
1434                         __ClearPageActive(page);
1435                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1436
1437                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1438                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1439                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1440                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1441                         } else
1442                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1443                 }
1444         }
1445
1446         /*
1447          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1448          */
1449         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1450 }
1451
1452 /*
1453  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1454  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1455  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1456  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1457  */
1458 static int current_may_throttle(void)
1459 {
1460         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1461                 current->backing_dev_info == NULL ||
1462                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1463 }
1464
1465 /*
1466  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1467  * of reclaimed pages
1468  */
1469 static noinline_for_stack unsigned long
1470 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1471                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1472 {
1473         LIST_HEAD(page_list);
1474         unsigned long nr_scanned;
1475         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1476         unsigned long nr_taken;
1477         unsigned long nr_dirty = 0;
1478         unsigned long nr_congested = 0;
1479         unsigned long nr_unqueued_dirty = 0;
1480         unsigned long nr_writeback = 0;
1481         unsigned long nr_immediate = 0;
1482         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1483         int file = is_file_lru(lru);
1484         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1485         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1486
1487         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1488                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1489
1490                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1491                 if (fatal_signal_pending(current))
1492                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1493         }
1494
1495         lru_add_drain();
1496
1497         if (!sc->may_unmap)
1498                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1499         if (!sc->may_writepage)
1500                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1501
1502         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1503
1504         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1505                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1506
1507         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1508         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1509
1510         if (global_reclaim(sc)) {
1511                 zone->pages_scanned += nr_scanned;
1512                 if (current_is_kswapd())
1513                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1514                 else
1515                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1516         }
1517         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1518
1519         if (nr_taken == 0)
1520                 return 0;
1521
1522         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1523                                 &nr_dirty, &nr_unqueued_dirty, &nr_congested,
1524                                 &nr_writeback, &nr_immediate,
1525                                 false);
1526
1527         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1528
1529         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1530
1531         if (global_reclaim(sc)) {
1532                 if (current_is_kswapd())
1533                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1534                                                nr_reclaimed);
1535                 else
1536                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1537                                                nr_reclaimed);
1538         }
1539
1540         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1541
1542         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1543
1544         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1545
1546         free_hot_cold_page_list(&page_list, true);
1547
1548         /*
1549          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1550          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1551          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1552          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1553          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1554          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1555          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1556          * same way balance_dirty_pages() manages.
1557          *
1558          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1559          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1560          * are encountered in the nr_immediate check below.
1561          */
1562         if (nr_writeback && nr_writeback == nr_taken)
1563                 zone_set_flag(zone, ZONE_WRITEBACK);
1564
1565         /*
1566          * memcg will stall in page writeback so only consider forcibly
1567          * stalling for global reclaim
1568          */
1569         if (global_reclaim(sc)) {
1570                 /*
1571                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1572                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1573                  */
1574                 if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested)
1575                         zone_set_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
1576
1577                 /*
1578                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1579                  * implies that flushers are not keeping up. In this case, flag
1580                  * the zone ZONE_TAIL_LRU_DIRTY and kswapd will start writing
1581                  * pages from reclaim context.
1582                  */
1583                 if (nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1584                         zone_set_flag(zone, ZONE_TAIL_LRU_DIRTY);
1585
1586                 /*
1587                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1588                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1589                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1590                  * they are written so also forcibly stall.
1591                  */
1592                 if (nr_immediate && current_may_throttle())
1593                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1594         }
1595
1596         /*
1597          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1598          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1599          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1600          */
1601         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1602             current_may_throttle())
1603                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1604
1605         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1606                 zone_idx(zone),
1607                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1608                 sc->priority,
1609                 trace_shrink_flags(file));
1610         return nr_reclaimed;
1611 }
1612
1613 /*
1614  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1615  *
1616  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1617  * processes, from rmap.
1618  *
1619  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1620  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1621  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1622  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1623  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1624  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1625  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1626  *
1627  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1628  * But we had to alter page->flags anyway.
1629  */
1630
1631 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1632                                      struct list_head *list,
1633                                      struct list_head *pages_to_free,
1634                                      enum lru_list lru)
1635 {
1636         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1637         unsigned long pgmoved = 0;
1638         struct page *page;
1639         int nr_pages;
1640
1641         while (!list_empty(list)) {
1642                 page = lru_to_page(list);
1643                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1644
1645                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1646                 SetPageLRU(page);
1647
1648                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1649                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1650                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1651                 pgmoved += nr_pages;
1652
1653                 if (put_page_testzero(page)) {
1654                         __ClearPageLRU(page);
1655                         __ClearPageActive(page);
1656                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1657
1658                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1659                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1660                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1661                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1662                         } else
1663                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1664                 }
1665         }
1666         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1667         if (!is_active_lru(lru))
1668                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1669 }
1670
1671 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1672                                struct lruvec *lruvec,
1673                                struct scan_control *sc,
1674                                enum lru_list lru)
1675 {
1676         unsigned long nr_taken;
1677         unsigned long nr_scanned;
1678         unsigned long vm_flags;
1679         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1680         LIST_HEAD(l_active);
1681         LIST_HEAD(l_inactive);
1682         struct page *page;
1683         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1684         unsigned long nr_rotated = 0;
1685         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1686         int file = is_file_lru(lru);
1687         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1688
1689         lru_add_drain();
1690
1691         if (!sc->may_unmap)
1692                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1693         if (!sc->may_writepage)
1694                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1695
1696         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1697
1698         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1699                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1700         if (global_reclaim(sc))
1701                 zone->pages_scanned += nr_scanned;
1702
1703         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1704
1705         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1706         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1707         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1708         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1709
1710         while (!list_empty(&l_hold)) {
1711                 cond_resched();
1712                 page = lru_to_page(&l_hold);
1713                 list_del(&page->lru);
1714
1715                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1716                         putback_lru_page(page);
1717                         continue;
1718                 }
1719
1720                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1721                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1722                                 if (page_has_private(page))
1723                                         try_to_release_page(page, 0);
1724                                 unlock_page(page);
1725                         }
1726                 }
1727
1728                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1729                                     &vm_flags)) {
1730                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1731                         /*
1732                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1733                          * give them one more trip around the active list. So
1734                          * that executable code get better chances to stay in
1735                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1736                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1737                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1738                          * so we ignore them here.
1739                          */
1740                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1741                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1742                                 continue;
1743                         }
1744                 }
1745
1746                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1747                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1748         }
1749
1750         /*
1751          * Move pages back to the lru list.
1752          */
1753         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1754         /*
1755          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1756          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1757          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1758          * get_scan_ratio.
1759          */
1760         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1761
1762         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1763         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1764         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1765         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1766
1767         free_hot_cold_page_list(&l_hold, true);
1768 }
1769
1770 #ifdef CONFIG_SWAP
1771 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1772 {
1773         unsigned long active, inactive;
1774
1775         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1776         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1777
1778         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1779                 return 1;
1780
1781         return 0;
1782 }
1783
1784 /**
1785  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1786  * @lruvec: LRU vector to check
1787  *
1788  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1789  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1790  */
1791 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1792 {
1793         /*
1794          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1795          * is pointless.
1796          */
1797         if (!total_swap_pages)
1798                 return 0;
1799
1800         if (!mem_cgroup_disabled())
1801                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1802
1803         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1804 }
1805 #else
1806 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1807 {
1808         return 0;
1809 }
1810 #endif
1811
1812 /**
1813  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1814  * @lruvec: LRU vector to check
1815  *
1816  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1817  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1818  * than half of the file pages are on the inactive list.
1819  *
1820  * Once we get to that situation, protect the system's working
1821  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1822  *
1823  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1824  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1825  */
1826 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1827 {
1828         unsigned long inactive;
1829         unsigned long active;
1830
1831         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1832         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1833
1834         return active > inactive;
1835 }
1836
1837 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1838 {
1839         if (is_file_lru(lru))
1840                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1841         else
1842                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1843 }
1844
1845 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1846                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1847 {
1848         if (is_active_lru(lru)) {
1849                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1850                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1851                 return 0;
1852         }
1853
1854         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1855 }
1856
1857 enum scan_balance {
1858         SCAN_EQUAL,
1859         SCAN_FRACT,
1860         SCAN_ANON,
1861         SCAN_FILE,
1862 };
1863
1864 /*
1865  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1866  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1867  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1868  * onto the active list instead of evict.
1869  *
1870  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1871  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1872  */
1873 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
1874                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr)
1875 {
1876         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1877         u64 fraction[2];
1878         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1879         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1880         unsigned long anon_prio, file_prio;
1881         enum scan_balance scan_balance;
1882         unsigned long anon, file;
1883         bool force_scan = false;
1884         unsigned long ap, fp;
1885         enum lru_list lru;
1886         bool some_scanned;
1887         int pass;
1888
1889         /*
1890          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1891          * results in no scanning on this priority and a potential
1892          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1893          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1894          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1895          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1896          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1897          * well.
1898          */
1899         if (current_is_kswapd() && !zone_reclaimable(zone))
1900                 force_scan = true;
1901         if (!global_reclaim(sc))
1902                 force_scan = true;
1903
1904         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1905         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1906                 scan_balance = SCAN_FILE;
1907                 goto out;
1908         }
1909
1910         /*
1911          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1912          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1913          * disable swapping for individual groups completely when
1914          * using the memory controller's swap limit feature would be
1915          * too expensive.
1916          */
1917         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
1918                 scan_balance = SCAN_FILE;
1919                 goto out;
1920         }
1921
1922         /*
1923          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1924          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1925          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1926          */
1927         if (!sc->priority && swappiness) {
1928                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1929                 goto out;
1930         }
1931
1932         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
1933                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1934         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
1935                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
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 free = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1948
1949                 if (unlikely(file + free <= high_wmark_pages(zone))) {
1950                         scan_balance = SCAN_ANON;
1951                         goto out;
1952                 }
1953         }
1954
1955         /*
1956          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1957          * anything from the anonymous working set right now.
1958          */
1959         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1960                 scan_balance = SCAN_FILE;
1961                 goto out;
1962         }
1963
1964         scan_balance = SCAN_FRACT;
1965
1966         /*
1967          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1968          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1969          */
1970         anon_prio = swappiness;
1971         file_prio = 200 - anon_prio;
1972
1973         /*
1974          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1975          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1976          * ratios to determine how valuable each cache is.
1977          *
1978          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1979          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1980          * up weighing recent references more than old ones.
1981          *
1982          * anon in [0], file in [1]
1983          */
1984         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1985         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
1986                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
1987                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
1988         }
1989
1990         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
1991                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
1992                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
1993         }
1994
1995         /*
1996          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
1997          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
1998          * each list that were recently referenced and in active use.
1999          */
2000         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2001         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2002
2003         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2004         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2005         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2006
2007         fraction[0] = ap;
2008         fraction[1] = fp;
2009         denominator = ap + fp + 1;
2010 out:
2011         some_scanned = false;
2012         /* Only use force_scan on second pass. */
2013         for (pass = 0; !some_scanned && pass < 2; pass++) {
2014                 for_each_evictable_lru(lru) {
2015                         int file = is_file_lru(lru);
2016                         unsigned long size;
2017                         unsigned long scan;
2018
2019                         size = get_lru_size(lruvec, lru);
2020                         scan = size >> sc->priority;
2021
2022                         if (!scan && pass && force_scan)
2023                                 scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2024
2025                         switch (scan_balance) {
2026                         case SCAN_EQUAL:
2027                                 /* Scan lists relative to size */
2028                                 break;
2029                         case SCAN_FRACT:
2030                                 /*
2031                                  * Scan types proportional to swappiness and
2032                                  * their relative recent reclaim efficiency.
2033                                  */
2034                                 scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2035                                                         denominator);
2036                                 break;
2037                         case SCAN_FILE:
2038                         case SCAN_ANON:
2039                                 /* Scan one type exclusively */
2040                                 if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2041                                         scan = 0;
2042                                 break;
2043                         default:
2044                                 /* Look ma, no brain */
2045                                 BUG();
2046                         }
2047                         nr[lru] = scan;
2048                         /*
2049                          * Skip the second pass and don't force_scan,
2050                          * if we found something to scan.
2051                          */
2052                         some_scanned |= !!scan;
2053                 }
2054         }
2055 }
2056
2057 /*
2058  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2059  */
2060 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, int swappiness,
2061                           struct scan_control *sc)
2062 {
2063         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2064         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2065         unsigned long nr_to_scan;
2066         enum lru_list lru;
2067         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2068         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2069         struct blk_plug plug;
2070         bool scan_adjusted;
2071
2072         get_scan_count(lruvec, swappiness, sc, nr);
2073
2074         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2075         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2076
2077         /*
2078          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2079          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2080          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2081          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2082          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2083          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2084          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2085          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2086          * dropped to zero at the first pass.
2087          */
2088         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2089                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2090
2091         blk_start_plug(&plug);
2092         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2093                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2094                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2095                 unsigned long nr_scanned;
2096
2097                 for_each_evictable_lru(lru) {
2098                         if (nr[lru]) {
2099                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2100                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2101
2102                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2103                                                             lruvec, sc);
2104                         }
2105                 }
2106
2107                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2108                         continue;
2109
2110                 /*
2111                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2112                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2113                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2114                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2115                  * proportional to the original scan target.
2116                  */
2117                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2118                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2119
2120                 /*
2121                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2122                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2123                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2124                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2125                  */
2126                 if (!nr_file || !nr_anon)
2127                         break;
2128
2129                 if (nr_file > nr_anon) {
2130                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2131                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2132                         lru = LRU_BASE;
2133                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2134                 } else {
2135                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2136                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2137                         lru = LRU_FILE;
2138                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2139                 }
2140
2141                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2142                 nr[lru] = 0;
2143                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2144
2145                 /*
2146                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2147                  * scan target and the percentage scanning already complete
2148                  */
2149                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2150                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2151                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2152                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2153
2154                 lru += LRU_ACTIVE;
2155                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2156                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2157                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2158
2159                 scan_adjusted = true;
2160         }
2161         blk_finish_plug(&plug);
2162         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2163
2164         /*
2165          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2166          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2167          */
2168         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2169                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2170                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2171
2172         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
2173 }
2174
2175 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2176 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2177 {
2178         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2179                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2180                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2181                 return true;
2182
2183         return false;
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2188  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2189  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2190  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2191  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2192  */
2193 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
2194                                         unsigned long nr_reclaimed,
2195                                         unsigned long nr_scanned,
2196                                         struct scan_control *sc)
2197 {
2198         unsigned long pages_for_compaction;
2199         unsigned long inactive_lru_pages;
2200
2201         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2202         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2203                 return false;
2204
2205         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2206         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
2207                 /*
2208                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
2209                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2210                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2211                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
2212                  */
2213                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2214                         return false;
2215         } else {
2216                 /*
2217                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
2218                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2219                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2220                  * pages that were scanned. This will return to the
2221                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2222                  * the resulting allocation attempt fails
2223                  */
2224                 if (!nr_reclaimed)
2225                         return false;
2226         }
2227
2228         /*
2229          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2230          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2231          */
2232         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
2233         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2234         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2235                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2236         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2237                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2238                 return true;
2239
2240         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2241         switch (compaction_suitable(zone, sc->order)) {
2242         case COMPACT_PARTIAL:
2243         case COMPACT_CONTINUE:
2244                 return false;
2245         default:
2246                 return true;
2247         }
2248 }
2249
2250 static bool shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2251 {
2252         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2253         bool reclaimable = false;
2254
2255         do {
2256                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2257                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2258                         .zone = zone,
2259                         .priority = sc->priority,
2260                 };
2261                 struct mem_cgroup *memcg;
2262
2263                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2264                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2265
2266                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2267                 do {
2268                         struct lruvec *lruvec;
2269                         int swappiness;
2270
2271                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2272                         swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2273
2274                         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, sc);
2275
2276                         /*
2277                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2278                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2279                          * zone.
2280                          *
2281                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2282                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2283                          * retry with decreasing priority if one round over the
2284                          * whole hierarchy is not sufficient.
2285                          */
2286                         if (!global_reclaim(sc) &&
2287                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2288                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2289                                 break;
2290                         }
2291                         memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim);
2292                 } while (memcg);
2293
2294                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2295                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2296                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2297
2298                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2299                         reclaimable = true;
2300
2301         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2302                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2303
2304         return reclaimable;
2305 }
2306
2307 /* Returns true if compaction should go ahead for a high-order request */
2308 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, int order)
2309 {
2310         unsigned long balance_gap, watermark;
2311         bool watermark_ok;
2312
2313         /*
2314          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2315          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2316          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2317          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2318          */
2319         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2320                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2321         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << order);
2322         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2323
2324         /*
2325          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2326          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2327          */
2328         if (compaction_deferred(zone, order))
2329                 return watermark_ok;
2330
2331         /* If compaction is not ready to start, keep reclaiming */
2332         if (!compaction_suitable(zone, order))
2333                 return false;
2334
2335         return watermark_ok;
2336 }
2337
2338 /*
2339  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2340  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2341  * request.
2342  *
2343  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2344  * Because:
2345  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2346  *    allocation or
2347  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2348  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2349  *    zone defense algorithm.
2350  *
2351  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2352  * scan then give up on it.
2353  *
2354  * Returns true if a zone was reclaimable.
2355  */
2356 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2357 {
2358         struct zoneref *z;
2359         struct zone *zone;
2360         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2361         unsigned long nr_soft_scanned;
2362         unsigned long lru_pages = 0;
2363         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2364         gfp_t orig_mask;
2365         struct shrink_control shrink = {
2366                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2367         };
2368         enum zone_type requested_highidx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2369         bool reclaimable = false;
2370
2371         /*
2372          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2373          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2374          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2375          */
2376         orig_mask = sc->gfp_mask;
2377         if (buffer_heads_over_limit)
2378                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2379
2380         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2381
2382         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2383                                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2384                 if (!populated_zone(zone))
2385                         continue;
2386                 /*
2387                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2388                  * to global LRU.
2389                  */
2390                 if (global_reclaim(sc)) {
2391                         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2392                                 continue;
2393
2394                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2395                         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2396
2397                         if (sc->priority != DEF_PRIORITY &&
2398                             !zone_reclaimable(zone))
2399                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2400
2401                         /*
2402                          * If we already have plenty of memory free for
2403                          * compaction in this zone, don't free any more.
2404                          * Even though compaction is invoked for any
2405                          * non-zero order, only frequent costly order
2406                          * reclamation is disruptive enough to become a
2407                          * noticeable problem, like transparent huge
2408                          * page allocations.
2409                          */
2410                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2411                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2412                             zonelist_zone_idx(z) <= requested_highidx &&
2413                             compaction_ready(zone, sc->order)) {
2414                                 sc->compaction_ready = true;
2415                                 continue;
2416                         }
2417
2418                         /*
2419                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2420                          * and returns the number of reclaimed pages and
2421                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2422                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2423                          */
2424                         nr_soft_scanned = 0;
2425                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2426                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2427                                                 &nr_soft_scanned);
2428                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2429                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2430                         if (nr_soft_reclaimed)
2431                                 reclaimable = true;
2432                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2433                 }
2434
2435                 if (shrink_zone(zone, sc))
2436                         reclaimable = true;
2437
2438                 if (global_reclaim(sc) &&
2439                     !reclaimable && zone_reclaimable(zone))
2440                         reclaimable = true;
2441         }
2442
2443         /*
2444          * Don't shrink slabs when reclaiming memory from over limit cgroups
2445          * but do shrink slab at least once when aborting reclaim for
2446          * compaction to avoid unevenly scanning file/anon LRU pages over slab
2447          * pages.
2448          */
2449         if (global_reclaim(sc)) {
2450                 shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2451                 if (reclaim_state) {
2452                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2453                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2454                 }
2455         }
2456
2457         /*
2458          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2459          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2460          */
2461         sc->gfp_mask = orig_mask;
2462
2463         return reclaimable;
2464 }
2465
2466 /*
2467  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2468  *
2469  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2470  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2471  *
2472  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2473  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2474  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2475  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2476  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2477  * work, and the allocation attempt will fail.
2478  *
2479  * returns:     0, if no pages reclaimed
2480  *              else, the number of pages reclaimed
2481  */
2482 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2483                                           struct scan_control *sc)
2484 {
2485         unsigned long total_scanned = 0;
2486         unsigned long writeback_threshold;
2487         bool zones_reclaimable;
2488
2489         delayacct_freepages_start();
2490
2491         if (global_reclaim(sc))
2492                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2493
2494         do {
2495                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2496                                 sc->priority);
2497                 sc->nr_scanned = 0;
2498                 zones_reclaimable = shrink_zones(zonelist, sc);
2499
2500                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2501                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2502                         break;
2503
2504                 if (sc->compaction_ready)
2505                         break;
2506
2507                 /*
2508                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2509                  * writepage even in laptop mode.
2510                  */
2511                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2512                         sc->may_writepage = 1;
2513
2514                 /*
2515                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2516                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2517                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2518                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2519                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2520                  */
2521                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2522                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2523                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2524                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2525                         sc->may_writepage = 1;
2526                 }
2527         } while (--sc->priority >= 0);
2528
2529         delayacct_freepages_end();
2530
2531         if (sc->nr_reclaimed)
2532                 return sc->nr_reclaimed;
2533
2534         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2535         if (sc->compaction_ready)
2536                 return 1;
2537
2538         /* Any of the zones still reclaimable?  Don't OOM. */
2539         if (zones_reclaimable)
2540                 return 1;
2541
2542         return 0;
2543 }
2544
2545 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2546 {
2547         struct zone *zone;
2548         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2549         unsigned long free_pages = 0;
2550         int i;
2551         bool wmark_ok;
2552
2553         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2554                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2555                 if (!populated_zone(zone))
2556                         continue;
2557
2558                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2559                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2560         }
2561
2562         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2563         if (!pfmemalloc_reserve)
2564                 return true;
2565
2566         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2567
2568         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2569         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2570                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2571                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2572                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2573         }
2574
2575         return wmark_ok;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2580  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2581  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2582  * when the low watermark is reached.
2583  *
2584  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2585  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2586  */
2587 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2588                                         nodemask_t *nodemask)
2589 {
2590         struct zoneref *z;
2591         struct zone *zone;
2592         pg_data_t *pgdat = NULL;
2593
2594         /*
2595          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2596          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2597          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2598          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2599          * processes to block on log_wait_commit().
2600          */
2601         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2602                 goto out;
2603
2604         /*
2605          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2606          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2607          */
2608         if (fatal_signal_pending(current))
2609                 goto out;
2610
2611         /*
2612          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2613          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2614          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2615          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2616          *
2617          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2618          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2619          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2620          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2621          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2622          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2623          * should make reasonable progress.
2624          */
2625         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2626                                         gfp_mask, nodemask) {
2627                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2628                         continue;
2629
2630                 /* Throttle based on the first usable node */
2631                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2632                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2633                         goto out;
2634                 break;
2635         }
2636
2637         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2638         if (!pgdat)
2639                 goto out;
2640
2641         /* Account for the throttling */
2642         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2643
2644         /*
2645          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2646          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2647          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2648          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2649          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2650          * second before continuing.
2651          */
2652         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2653                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2654                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2655
2656                 goto check_pending;
2657         }
2658
2659         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2660         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2661                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2662
2663 check_pending:
2664         if (fatal_signal_pending(current))
2665                 return true;
2666
2667 out:
2668         return false;
2669 }
2670
2671 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2672                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2673 {
2674         unsigned long nr_reclaimed;
2675         struct scan_control sc = {
2676                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2677                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2678                 .order = order,
2679                 .nodemask = nodemask,
2680                 .priority = DEF_PRIORITY,
2681                 .may_writepage = !laptop_mode,
2682                 .may_unmap = 1,
2683                 .may_swap = 1,
2684         };
2685
2686         /*
2687          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2688          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2689          * point.
2690          */
2691         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2692                 return 1;
2693
2694         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2695                                 sc.may_writepage,
2696                                 gfp_mask);
2697
2698         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2699
2700         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2701
2702         return nr_reclaimed;
2703 }
2704
2705 #ifdef CONFIG_MEMCG
2706
2707 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2708                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2709                                                 struct zone *zone,
2710                                                 unsigned long *nr_scanned)
2711 {
2712         struct scan_control sc = {
2713                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2714                 .target_mem_cgroup = memcg,
2715                 .may_writepage = !laptop_mode,
2716                 .may_unmap = 1,
2717                 .may_swap = !noswap,
2718         };
2719         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2720         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2721
2722         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2723                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2724
2725         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2726                                                       sc.may_writepage,
2727                                                       sc.gfp_mask);
2728
2729         /*
2730          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2731          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2732          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2733          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2734          * the priority and make it zero.
2735          */
2736         shrink_lruvec(lruvec, swappiness, &sc);
2737
2738         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2739
2740         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2741         return sc.nr_reclaimed;
2742 }
2743
2744 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2745                                            gfp_t gfp_mask,
2746                                            bool noswap)
2747 {
2748         struct zonelist *zonelist;
2749         unsigned long nr_reclaimed;
2750         int nid;
2751         struct scan_control sc = {
2752                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2753                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2754                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2755                 .target_mem_cgroup = memcg,
2756                 .priority = DEF_PRIORITY,
2757                 .may_writepage = !laptop_mode,
2758                 .may_unmap = 1,
2759                 .may_swap = !noswap,
2760         };
2761
2762         /*
2763          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2764          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2765          * scan does not need to be the current node.
2766          */
2767         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2768
2769         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2770
2771         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2772                                             sc.may_writepage,
2773                                             sc.gfp_mask);
2774
2775         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2776
2777         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2778
2779         return nr_reclaimed;
2780 }
2781 #endif
2782
2783 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2784 {
2785         struct mem_cgroup *memcg;
2786
2787         if (!total_swap_pages)
2788                 return;
2789
2790         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2791         do {
2792                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2793
2794                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2795                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2796                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2797
2798                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2799         } while (memcg);
2800 }
2801
2802 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2803                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2804 {
2805         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2806                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2807                 return false;
2808
2809         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2810             !compaction_suitable(zone, order))
2811                 return false;
2812
2813         return true;
2814 }
2815
2816 /*
2817  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2818  *
2819  * For order-0, all zones must be balanced!
2820  *
2821  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2822  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2823  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2824  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2825  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2826  * imbalanced zones.
2827  * The choice of 25% is due to
2828  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2829  *     reasonable sized machine
2830  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2831  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2832  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2833  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2834  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2835  */
2836 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2837 {
2838         unsigned long managed_pages = 0;
2839         unsigned long balanced_pages = 0;
2840         int i;
2841
2842         /* Check the watermark levels */
2843         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2844                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2845
2846                 if (!populated_zone(zone))
2847                         continue;
2848
2849                 managed_pages += zone->managed_pages;
2850
2851                 /*
2852                  * A special case here:
2853                  *
2854                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2855                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2856                  * they must be considered balanced here as well!
2857                  */
2858                 if (!zone_reclaimable(zone)) {
2859                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2860                         continue;
2861                 }
2862
2863                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2864                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2865                 else if (!order)
2866                         return false;
2867         }
2868
2869         if (order)
2870                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2871         else
2872                 return true;
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2877  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2878  *
2879  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2880  */
2881 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2882                                         int classzone_idx)
2883 {
2884         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2885         if (remaining)
2886                 return false;
2887
2888         /*
2889          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2890          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2891          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2892          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2893          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2894          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2895          * kswapd and get throttled again
2896          */
2897         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2898                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2899                 return false;
2900         }
2901
2902         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2903 }
2904
2905 /*
2906  * kswapd shrinks the zone by the number of pages required to reach
2907  * the high watermark.
2908  *
2909  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
2910  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
2911  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
2912  */
2913 static bool kswapd_shrink_zone(struct zone *zone,
2914                                int classzone_idx,
2915                                struct scan_control *sc,
2916                                unsigned long lru_pages,
2917                                unsigned long *nr_attempted)
2918 {
2919         int testorder = sc->order;
2920         unsigned long balance_gap;
2921         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2922         struct shrink_control shrink = {
2923                 .gfp_mask = sc->gfp_mask,
2924         };
2925         bool lowmem_pressure;
2926
2927         /* Reclaim above the high watermark. */
2928         sc->nr_to_reclaim = max(SWAP_CLUSTER_MAX, high_wmark_pages(zone));
2929
2930         /*
2931          * Kswapd reclaims only single pages with compaction enabled. Trying
2932          * too hard to reclaim until contiguous free pages have become
2933          * available can hurt performance by evicting too much useful data
2934          * from memory. Do not reclaim more than needed for compaction.
2935          */
2936         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2937                         compaction_suitable(zone, sc->order) !=
2938                                 COMPACT_SKIPPED)
2939                 testorder = 0;
2940
2941         /*
2942          * We put equal pressure on every zone, unless one zone has way too
2943          * many pages free already. The "too many pages" is defined as the
2944          * high wmark plus a "gap" where the gap is either the low
2945          * watermark or 1% of the zone, whichever is smaller.
2946          */
2947         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone), DIV_ROUND_UP(
2948                         zone->managed_pages, KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO));
2949
2950         /*
2951          * If there is no low memory pressure or the zone is balanced then no
2952          * reclaim is necessary
2953          */
2954         lowmem_pressure = (buffer_heads_over_limit && is_highmem(zone));
2955         if (!lowmem_pressure && zone_balanced(zone, testorder,
2956                                                 balance_gap, classzone_idx))
2957                 return true;
2958
2959         shrink_zone(zone, sc);
2960         nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
2961         node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
2962
2963         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2964         shrink_slab(&shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2965         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2966
2967         /* Account for the number of pages attempted to reclaim */
2968         *nr_attempted += sc->nr_to_reclaim;
2969
2970         zone_clear_flag(zone, ZONE_WRITEBACK);
2971
2972         /*
2973          * If a zone reaches its high watermark, consider it to be no longer
2974          * congested. It's possible there are dirty pages backed by congested
2975          * BDIs but as pressure is relieved, speculatively avoid congestion
2976          * waits.
2977          */
2978         if (zone_reclaimable(zone) &&
2979             zone_balanced(zone, testorder, 0, classzone_idx)) {
2980                 zone_clear_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
2981                 zone_clear_flag(zone, ZONE_TAIL_LRU_DIRTY);
2982         }
2983
2984         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
2985 }
2986
2987 /*
2988  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
2989  * they are all at high_wmark_pages(zone).
2990  *
2991  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
2992  *
2993  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
2994  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
2995  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
2996  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
2997  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
2998  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
2999  * the zone for when the problem goes away.
3000  *
3001  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3002  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3003  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
3004  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
3005  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
3006  * of pages is balanced across the zones.
3007  */
3008 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
3009                                                         int *classzone_idx)
3010 {
3011         int i;
3012         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
3013         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3014         unsigned long nr_soft_scanned;
3015         struct scan_control sc = {
3016                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3017                 .order = order,
3018                 .priority = DEF_PRIORITY,
3019                 .may_writepage = !laptop_mode,
3020                 .may_unmap = 1,
3021                 .may_swap = 1,
3022         };
3023         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3024
3025         do {
3026                 unsigned long lru_pages = 0;
3027                 unsigned long nr_attempted = 0;
3028                 bool raise_priority = true;
3029                 bool pgdat_needs_compaction = (order > 0);
3030
3031                 sc.nr_reclaimed = 0;
3032
3033                 /*
3034                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
3035                  * zone which needs scanning
3036                  */
3037                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
3038                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3039
3040                         if (!populated_zone(zone))
3041                                 continue;
3042
3043                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3044                             !zone_reclaimable(zone))
3045                                 continue;
3046
3047                         /*
3048                          * Do some background aging of the anon list, to give
3049                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
3050                          */
3051                         age_active_anon(zone, &sc);
3052
3053                         /*
3054                          * If the number of buffer_heads in the machine
3055                          * exceeds the maximum allowed level and this node
3056                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
3057                          * it to relieve lowmem pressure.
3058                          */
3059                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
3060                                 end_zone = i;
3061                                 break;
3062                         }
3063
3064                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
3065                                 end_zone = i;
3066                                 break;
3067                         } else {
3068                                 /*
3069                                  * If balanced, clear the dirty and congested
3070                                  * flags
3071                                  */
3072                                 zone_clear_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
3073                                 zone_clear_flag(zone, ZONE_TAIL_LRU_DIRTY);
3074                         }
3075                 }
3076
3077                 if (i < 0)
3078                         goto out;
3079
3080                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3081                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3082
3083                         if (!populated_zone(zone))
3084                                 continue;
3085
3086                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
3087
3088                         /*
3089                          * If any zone is currently balanced then kswapd will
3090                          * not call compaction as it is expected that the
3091                          * necessary pages are already available.
3092                          */
3093                         if (pgdat_needs_compaction &&
3094                                         zone_watermark_ok(zone, order,
3095                                                 low_wmark_pages(zone),
3096                                                 *classzone_idx, 0))
3097                                 pgdat_needs_compaction = false;
3098                 }
3099
3100                 /*
3101                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3102                  * even in laptop mode.
3103                  */
3104                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3105                         sc.may_writepage = 1;
3106
3107                 /*
3108                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
3109                  * at the last zone which needs scanning.
3110                  *
3111                  * We do this because the page allocator works in the opposite
3112                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
3113                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
3114                  * cause too much scanning of the lower zones.
3115                  */
3116                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
3117                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3118
3119                         if (!populated_zone(zone))
3120                                 continue;
3121
3122                         if (sc.priority != DEF_PRIORITY &&
3123                             !zone_reclaimable(zone))
3124                                 continue;
3125
3126                         sc.nr_scanned = 0;
3127
3128                         nr_soft_scanned = 0;
3129                         /*
3130                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
3131                          */
3132                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
3133                                                         order, sc.gfp_mask,
3134                                                         &nr_soft_scanned);
3135                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3136
3137                         /*
3138                          * There should be no need to raise the scanning
3139                          * priority if enough pages are already being scanned
3140                          * that that high watermark would be met at 100%
3141                          * efficiency.
3142                          */
3143                         if (kswapd_shrink_zone(zone, end_zone, &sc,
3144                                         lru_pages, &nr_attempted))
3145                                 raise_priority = false;
3146                 }
3147
3148                 /*
3149                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3150                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3151                  * able to safely make forward progress. Wake them
3152                  */
3153                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3154                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
3155                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3156
3157                 /*
3158                  * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced
3159                  * for high-order allocations in all zones. If twice the
3160                  * allocation size has been reclaimed and the zones are still
3161                  * not balanced then recheck the watermarks at order-0 to
3162                  * prevent kswapd reclaiming excessively. Assume that a
3163                  * process requested a high-order can direct reclaim/compact.
3164                  */
3165                 if (order && sc.nr_reclaimed >= 2UL << order)
3166                         order = sc.order = 0;
3167
3168                 /* Check if kswapd should be suspending */
3169                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3170                         break;
3171
3172                 /*
3173                  * Compact if necessary and kswapd is reclaiming at least the
3174                  * high watermark number of pages as requsted
3175                  */
3176                 if (pgdat_needs_compaction && sc.nr_reclaimed > nr_attempted)
3177                         compact_pgdat(pgdat, order);
3178
3179                 /*
3180                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3181                  * progress in reclaiming pages
3182                  */
3183                 if (raise_priority || !sc.nr_reclaimed)
3184                         sc.priority--;
3185         } while (sc.priority >= 1 &&
3186                  !pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx));
3187
3188 out:
3189         /*
3190          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
3191          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
3192          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
3193          * was awake, order will remain at the higher level
3194          */
3195         *classzone_idx = end_zone;
3196         return order;
3197 }
3198
3199 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3200 {
3201         long remaining = 0;
3202         DEFINE_WAIT(wait);
3203
3204         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3205                 return;
3206
3207         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3208
3209         /* Try to sleep for a short interval */
3210         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3211                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3212                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3213                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3214         }
3215
3216         /*
3217          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3218          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3219          */
3220         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3221                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3222
3223                 /*
3224                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3225                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3226                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3227                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3228                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3229                  * them before going back to sleep.
3230                  */
3231                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3232
3233                 /*
3234                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3235                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3236                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3237                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3238                  */
3239                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3240
3241                 if (!kthread_should_stop())
3242                         schedule();
3243
3244                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3245         } else {
3246                 if (remaining)
3247                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3248                 else
3249                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3250         }
3251         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3252 }
3253
3254 /*
3255  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3256  * from the init process.
3257  *
3258  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3259  * free memory available even if there is no other activity
3260  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3261  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3262  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3263  *
3264  * If there are applications that are active memory-allocators
3265  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3266  */
3267 static int kswapd(void *p)
3268 {
3269         unsigned long order, new_order;
3270         unsigned balanced_order;
3271         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3272         int balanced_classzone_idx;
3273         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3274         struct task_struct *tsk = current;
3275
3276         struct reclaim_state reclaim_state = {
3277                 .reclaimed_slab = 0,
3278         };
3279         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3280
3281         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3282
3283         if (!cpumask_empty(cpumask))
3284                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3285         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3286
3287         /*
3288          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3289          * and that if we need more memory we should get access to it
3290          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3291          * never get caught in the normal page freeing logic.
3292          *
3293          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3294          * you need a small amount of memory in order to be able to
3295          * page out something else, and this flag essentially protects
3296          * us from recursively trying to free more memory as we're
3297          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3298          */
3299         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3300         set_freezable();
3301
3302         order = new_order = 0;
3303         balanced_order = 0;
3304         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3305         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3306         for ( ; ; ) {
3307                 bool ret;
3308
3309                 /*
3310                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3311                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3312                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3313                  */
3314                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3315                                         balanced_order == new_order) {
3316                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3317                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3318                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3319                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3320                 }
3321
3322                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3323                         /*
3324                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3325                          * allocation or has tigher zone constraints
3326                          */
3327                         order = new_order;
3328                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3329                 } else {
3330                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3331                                                 balanced_classzone_idx);
3332                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3333                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3334                         new_order = order;
3335                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3336                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3337                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3338                 }
3339
3340                 ret = try_to_freeze();
3341                 if (kthread_should_stop())
3342                         break;
3343
3344                 /*
3345                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3346                  * after returning from the refrigerator
3347                  */
3348                 if (!ret) {
3349                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3350                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3351                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3352                                                 &balanced_classzone_idx);
3353                 }
3354         }
3355
3356         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3357         current->reclaim_state = NULL;
3358         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3359
3360         return 0;
3361 }
3362
3363 /*
3364  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3365  */
3366 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3367 {
3368         pg_data_t *pgdat;
3369
3370         if (!populated_zone(zone))
3371                 return;
3372
3373         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
3374                 return;
3375         pgdat = zone->zone_pgdat;
3376         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3377                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3378                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3379         }
3380         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3381                 return;
3382         if (zone_balanced(zone, order, 0, 0))
3383                 return;
3384
3385         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3386         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3387 }
3388
3389 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3390 /*
3391  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3392  * freed pages.
3393  *
3394  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3395  * LRU order by reclaiming preferentially
3396  * inactive > active > active referenced > active mapped
3397  */
3398 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3399 {
3400         struct reclaim_state reclaim_state;
3401         struct scan_control sc = {
3402                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3403                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3404                 .priority = DEF_PRIORITY,
3405                 .may_writepage = 1,
3406                 .may_unmap = 1,
3407                 .may_swap = 1,
3408                 .hibernation_mode = 1,
3409         };
3410         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3411         struct task_struct *p = current;
3412         unsigned long nr_reclaimed;
3413
3414         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3415         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3416         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3417         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3418
3419         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3420
3421         p->reclaim_state = NULL;
3422         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3423         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3424
3425         return nr_reclaimed;
3426 }
3427 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3428
3429 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3430    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3431    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3432    restore their cpu bindings. */
3433 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3434                         void *hcpu)
3435 {
3436         int nid;
3437
3438         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3439                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3440                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3441                         const struct cpumask *mask;
3442
3443                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3444
3445                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3446                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3447                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3448                 }
3449         }
3450         return NOTIFY_OK;
3451 }
3452
3453 /*
3454  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3455  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3456  */
3457 int kswapd_run(int nid)
3458 {
3459         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3460         int ret = 0;
3461
3462         if (pgdat->kswapd)
3463                 return 0;
3464
3465         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3466         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3467                 /* failure at boot is fatal */
3468                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3469                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3470                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3471                 pgdat->kswapd = NULL;
3472         }
3473         return ret;
3474 }
3475
3476 /*
3477  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3478  * hold mem_hotplug_begin/end().
3479  */
3480 void kswapd_stop(int nid)
3481 {
3482         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3483
3484         if (kswapd) {
3485                 kthread_stop(kswapd);
3486                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3487         }
3488 }
3489
3490 static int __init kswapd_init(void)
3491 {
3492         int nid;
3493
3494         swap_setup();
3495         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3496                 kswapd_run(nid);
3497         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3498         return 0;
3499 }
3500
3501 module_init(kswapd_init)
3502
3503 #ifdef CONFIG_NUMA
3504 /*
3505  * Zone reclaim mode
3506  *
3507  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3508  * the watermarks.
3509  */
3510 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3511
3512 #define RECLAIM_OFF 0
3513 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3514 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3515 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3516
3517 /*
3518  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3519  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3520  * a zone.
3521  */
3522 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3523
3524 /*
3525  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3526  * occur.
3527  */
3528 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3529
3530 /*
3531  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3532  * slab reclaim needs to occur.
3533  */
3534 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3535
3536 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3537 {
3538         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3539         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3540                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3541
3542         /*
3543          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3544          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3545          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3546          */
3547         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3548 }
3549
3550 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3551 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3552 {
3553         long nr_pagecache_reclaimable;
3554         long delta = 0;
3555
3556         /*
3557          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3558          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3559          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3560          * a better estimate
3561          */
3562         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3563                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3564         else
3565                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3566
3567         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3568         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3569                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3570
3571         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3572         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3573                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3574
3575         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3580  */
3581 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3582 {
3583         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3584         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3585         struct task_struct *p = current;
3586         struct reclaim_state reclaim_state;
3587         struct scan_control sc = {
3588                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3589                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3590                 .order = order,
3591                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3592                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3593                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3594                 .may_swap = 1,
3595         };
3596         struct shrink_control shrink = {
3597                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3598         };
3599         unsigned long nr_slab_pages0, nr_slab_pages1;
3600
3601         cond_resched();
3602         /*
3603          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3604          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3605          * and RECLAIM_SWAP.
3606          */
3607         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3608         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3609         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3610         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3611
3612         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3613                 /*
3614                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3615                  * priorities until we have enough memory freed.
3616                  */
3617                 do {
3618                         shrink_zone(zone, &sc);
3619                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3620         }
3621
3622         nr_slab_pages0 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3623         if (nr_slab_pages0 > zone->min_slab_pages) {
3624                 /*
3625                  * shrink_slab() does not currently allow us to determine how
3626                  * many pages were freed in this zone. So we take the current
3627                  * number of slab pages and shake the slab until it is reduced
3628                  * by the same nr_pages that we used for reclaiming unmapped
3629                  * pages.
3630                  */
3631                 nodes_clear(shrink.nodes_to_scan);
3632                 node_set(zone_to_nid(zone), shrink.nodes_to_scan);
3633                 for (;;) {
3634                         unsigned long lru_pages = zone_reclaimable_pages(zone);
3635
3636                         /* No reclaimable slab or very low memory pressure */
3637                         if (!shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages))
3638                                 break;
3639
3640                         /* Freed enough memory */
3641                         nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone,
3642                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3643                         if (nr_slab_pages1 + nr_pages <= nr_slab_pages0)
3644                                 break;
3645                 }
3646
3647                 /*
3648                  * Update nr_reclaimed by the number of slab pages we
3649                  * reclaimed from this zone.
3650                  */
3651                 nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3652                 if (nr_slab_pages1 < nr_slab_pages0)
3653                         sc.nr_reclaimed += nr_slab_pages0 - nr_slab_pages1;
3654         }
3655
3656         p->reclaim_state = NULL;
3657         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3658         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3659         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3660 }
3661
3662 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3663 {
3664         int node_id;
3665         int ret;
3666
3667         /*
3668          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3669          * slab pages if we are over the defined limits.
3670          *
3671          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3672          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3673          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3674          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3675          * unmapped file backed pages.
3676          */
3677         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3678             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3679                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3680
3681         if (!zone_reclaimable(zone))
3682                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3683
3684         /*
3685          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3686          */
3687         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3688                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3689
3690         /*
3691          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3692          * have associated processors. This will favor the local processor
3693          * over remote processors and spread off node memory allocations
3694          * as wide as possible.
3695          */
3696         node_id = zone_to_nid(zone);
3697         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3698                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3699
3700         if (zone_test_and_set_flag(zone, ZONE_RECLAIM_LOCKED))
3701                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3702
3703         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3704         zone_clear_flag(zone, ZONE_RECLAIM_LOCKED);
3705
3706         if (!ret)
3707                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3708
3709         return ret;
3710 }
3711 #endif
3712
3713 /*
3714  * page_evictable - test whether a page is evictable
3715  * @page: the page to test
3716  *
3717  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3718  * lists vs unevictable list.
3719  *
3720  * Reasons page might not be evictable:
3721  * (1) page's mapping marked unevictable
3722  * (2) page is part of an mlocked VMA
3723  *
3724  */
3725 int page_evictable(struct page *page)
3726 {
3727         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3728 }
3729
3730 #ifdef CONFIG_SHMEM
3731 /**
3732  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3733  * @pages:      array of pages to check
3734  * @nr_pages:   number of pages to check
3735  *
3736  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3737  *
3738  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3739  */
3740 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3741 {
3742         struct lruvec *lruvec;
3743         struct zone *zone = NULL;
3744         int pgscanned = 0;
3745         int pgrescued = 0;
3746         int i;
3747
3748         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3749                 struct page *page = pages[i];
3750                 struct zone *pagezone;
3751
3752                 pgscanned++;
3753                 pagezone = page_zone(page);
3754                 if (pagezone != zone) {
3755                         if (zone)
3756                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3757                         zone = pagezone;
3758                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3759                 }
3760                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3761
3762                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3763                         continue;
3764
3765                 if (page_evictable(page)) {
3766                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3767
3768                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3769                         ClearPageUnevictable(page);
3770                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3771                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3772                         pgrescued++;
3773                 }
3774         }
3775
3776         if (zone) {
3777                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3778                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3779                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3780         }
3781 }
3782 #endif /* CONFIG_SHMEM */
3783
3784 static void warn_scan_unevictable_pages(void)
3785 {
3786         printk_once(KERN_WARNING
3787                     "%s: The scan_unevictable_pages sysctl/node-interface has been "
3788                     "disabled for lack of a legitimate use case.  If you have "
3789                     "one, please send an email to linux-mm@kvack.org.\n",
3790                     current->comm);
3791 }
3792
3793 /*
3794  * scan_unevictable_pages [vm] sysctl handler.  On demand re-scan of
3795  * all nodes' unevictable lists for evictable pages
3796  */
3797 unsigned long scan_unevictable_pages;
3798
3799 int scan_unevictable_handler(struct ctl_table *table, int write,
3800                            void __user *buffer,
3801                            size_t *length, loff_t *ppos)
3802 {
3803         warn_scan_unevictable_pages();
3804         proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3805         scan_unevictable_pages = 0;
3806         return 0;
3807 }
3808
3809 #ifdef CONFIG_NUMA
3810 /*
3811  * per node 'scan_unevictable_pages' attribute.  On demand re-scan of
3812  * a specified node's per zone unevictable lists for evictable pages.
3813  */
3814
3815 static ssize_t read_scan_unevictable_node(struct device *dev,
3816                                           struct device_attribute *attr,
3817                                           char *buf)
3818 {
3819         warn_scan_unevictable_pages();
3820         return sprintf(buf, "0\n");     /* always zero; should fit... */
3821 }
3822
3823 static ssize_t write_scan_unevictable_node(struct device *dev,
3824                                            struct device_attribute *attr,
3825                                         const char *buf, size_t count)
3826 {
3827         warn_scan_unevictable_pages();
3828         return 1;
3829 }
3830
3831
3832 static DEVICE_ATTR(scan_unevictable_pages, S_IRUGO | S_IWUSR,
3833                         read_scan_unevictable_node,
3834                         write_scan_unevictable_node);
3835
3836 int scan_unevictable_register_node(struct node *node)
3837 {
3838         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_scan_unevictable_pages);
3839 }
3840
3841 void scan_unevictable_unregister_node(struct node *node)
3842 {
3843         device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_scan_unevictable_pages);
3844 }
3845 #endif