rk_fb: sysfs: make use vmap/vunmap in pairs.
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/kernel_stat.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/pagemap.h>
20 #include <linux/init.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/vmpressure.h>
23 #include <linux/vmstat.h>
24 #include <linux/file.h>
25 #include <linux/writeback.h>
26 #include <linux/blkdev.h>
27 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
28                                         buffer_heads_over_limit */
29 #include <linux/mm_inline.h>
30 #include <linux/backing-dev.h>
31 #include <linux/rmap.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/compaction.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/rwsem.h>
38 #include <linux/delay.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/freezer.h>
41 #include <linux/memcontrol.h>
42 #include <linux/delayacct.h>
43 #include <linux/sysctl.h>
44 #include <linux/oom.h>
45 #include <linux/prefetch.h>
46 #include <linux/debugfs.h>
47
48 #include <asm/tlbflush.h>
49 #include <asm/div64.h>
50
51 #include <linux/swapops.h>
52 #include <linux/balloon_compaction.h>
53
54 #include "internal.h"
55
56 #define CREATE_TRACE_POINTS
57 #include <trace/events/vmscan.h>
58
59 struct scan_control {
60         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
61         unsigned long nr_scanned;
62
63         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
64         unsigned long nr_reclaimed;
65
66         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
67         unsigned long nr_to_reclaim;
68
69         unsigned long hibernation_mode;
70
71         /* This context's GFP mask */
72         gfp_t gfp_mask;
73
74         int may_writepage;
75
76         /* Can mapped pages be reclaimed? */
77         int may_unmap;
78
79         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
80         int may_swap;
81
82         int order;
83
84         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
85         int priority;
86
87         /*
88          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
89          * primary target of this reclaim invocation.
90          */
91         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
92
93         /*
94          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
95          * are scanned.
96          */
97         nodemask_t      *nodemask;
98 };
99
100 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
101
102 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
103 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
104         do {                                                            \
105                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
106                         struct page *prev;                              \
107                                                                         \
108                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
109                         prefetch(&prev->_field);                        \
110                 }                                                       \
111         } while (0)
112 #else
113 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
114 #endif
115
116 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
117 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
118         do {                                                            \
119                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
120                         struct page *prev;                              \
121                                                                         \
122                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
123                         prefetchw(&prev->_field);                       \
124                 }                                                       \
125         } while (0)
126 #else
127 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
128 #endif
129
130 /*
131  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
132  */
133 int vm_swappiness = 60;
134 unsigned long vm_total_pages;   /* The total number of pages which the VM controls */
135
136 static LIST_HEAD(shrinker_list);
137 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
138
139 #ifdef CONFIG_MEMCG
140 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
141 {
142         return !sc->target_mem_cgroup;
143 }
144 #else
145 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
146 {
147         return true;
148 }
149 #endif
150
151 static unsigned long get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
152 {
153         if (!mem_cgroup_disabled())
154                 return mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
155
156         return zone_page_state(lruvec_zone(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
157 }
158
159 struct dentry *debug_file;
160
161 static int debug_shrinker_show(struct seq_file *s, void *unused)
162 {
163         struct shrinker *shrinker;
164         struct shrink_control sc;
165
166         sc.gfp_mask = -1;
167         sc.nr_to_scan = 0;
168
169         down_read(&shrinker_rwsem);
170         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
171                 int num_objs;
172
173                 num_objs = shrinker->shrink(shrinker, &sc);
174                 seq_printf(s, "%pf %d\n", shrinker->shrink, num_objs);
175         }
176         up_read(&shrinker_rwsem);
177         return 0;
178 }
179
180 static int debug_shrinker_open(struct inode *inode, struct file *file)
181 {
182         return single_open(file, debug_shrinker_show, inode->i_private);
183 }
184
185 static const struct file_operations debug_shrinker_fops = {
186         .open = debug_shrinker_open,
187         .read = seq_read,
188         .llseek = seq_lseek,
189         .release = single_release,
190 };
191
192 /*
193  * Add a shrinker callback to be called from the vm
194  */
195 void register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         atomic_long_set(&shrinker->nr_in_batch, 0);
198         down_write(&shrinker_rwsem);
199         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
200         up_write(&shrinker_rwsem);
201 }
202 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
203
204 static int __init add_shrinker_debug(void)
205 {
206         debugfs_create_file("shrinker", 0644, NULL, NULL,
207                             &debug_shrinker_fops);
208         return 0;
209 }
210
211 late_initcall(add_shrinker_debug);
212
213 /*
214  * Remove one
215  */
216 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
217 {
218         down_write(&shrinker_rwsem);
219         list_del(&shrinker->list);
220         up_write(&shrinker_rwsem);
221 }
222 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
223
224 static inline int do_shrinker_shrink(struct shrinker *shrinker,
225                                      struct shrink_control *sc,
226                                      unsigned long nr_to_scan)
227 {
228         sc->nr_to_scan = nr_to_scan;
229         return (*shrinker->shrink)(shrinker, sc);
230 }
231
232 #define SHRINK_BATCH 128
233 /*
234  * Call the shrink functions to age shrinkable caches
235  *
236  * Here we assume it costs one seek to replace a lru page and that it also
237  * takes a seek to recreate a cache object.  With this in mind we age equal
238  * percentages of the lru and ageable caches.  This should balance the seeks
239  * generated by these structures.
240  *
241  * If the vm encountered mapped pages on the LRU it increase the pressure on
242  * slab to avoid swapping.
243  *
244  * We do weird things to avoid (scanned*seeks*entries) overflowing 32 bits.
245  *
246  * `lru_pages' represents the number of on-LRU pages in all the zones which
247  * are eligible for the caller's allocation attempt.  It is used for balancing
248  * slab reclaim versus page reclaim.
249  *
250  * Returns the number of slab objects which we shrunk.
251  */
252 unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrink,
253                           unsigned long nr_pages_scanned,
254                           unsigned long lru_pages)
255 {
256         struct shrinker *shrinker;
257         unsigned long ret = 0;
258
259         if (nr_pages_scanned == 0)
260                 nr_pages_scanned = SWAP_CLUSTER_MAX;
261
262         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
263                 /* Assume we'll be able to shrink next time */
264                 ret = 1;
265                 goto out;
266         }
267
268         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
269                 unsigned long long delta;
270                 long total_scan;
271                 long max_pass;
272                 int shrink_ret = 0;
273                 long nr;
274                 long new_nr;
275                 long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
276                                                   : SHRINK_BATCH;
277
278                 max_pass = do_shrinker_shrink(shrinker, shrink, 0);
279                 if (max_pass <= 0)
280                         continue;
281
282                 /*
283                  * copy the current shrinker scan count into a local variable
284                  * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
285                  * don't also do this scanning work.
286                  */
287                 nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_in_batch, 0);
288
289                 total_scan = nr;
290                 delta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;
291                 delta *= max_pass;
292                 do_div(delta, lru_pages + 1);
293                 total_scan += delta;
294                 if (total_scan < 0) {
295                         printk(KERN_ERR "shrink_slab: %pF negative objects to "
296                                "delete nr=%ld\n",
297                                shrinker->shrink, total_scan);
298                         total_scan = max_pass;
299                 }
300
301                 /*
302                  * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
303                  * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
304                  * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
305                  * nr being built up so when a shrink that can do some work
306                  * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
307                  * max_pass.  This is bad for sustaining a working set in
308                  * memory.
309                  *
310                  * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
311                  * a large delta change is calculated directly.
312                  */
313                 if (delta < max_pass / 4)
314                         total_scan = min(total_scan, max_pass / 2);
315
316                 /*
317                  * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
318                  * never try to free more than twice the estimate number of
319                  * freeable entries.
320                  */
321                 if (total_scan > max_pass * 2)
322                         total_scan = max_pass * 2;
323
324                 trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrink, nr,
325                                         nr_pages_scanned, lru_pages,
326                                         max_pass, delta, total_scan);
327
328                 while (total_scan >= batch_size) {
329                         int nr_before;
330
331                         nr_before = do_shrinker_shrink(shrinker, shrink, 0);
332                         shrink_ret = do_shrinker_shrink(shrinker, shrink,
333                                                         batch_size);
334                         if (shrink_ret == -1)
335                                 break;
336                         if (shrink_ret < nr_before)
337                                 ret += nr_before - shrink_ret;
338                         count_vm_events(SLABS_SCANNED, batch_size);
339                         total_scan -= batch_size;
340
341                         cond_resched();
342                 }
343
344                 /*
345                  * move the unused scan count back into the shrinker in a
346                  * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
347                  * scan, there is no need to do an update.
348                  */
349                 if (total_scan > 0)
350                         new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,
351                                         &shrinker->nr_in_batch);
352                 else
353                         new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_in_batch);
354
355                 trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrink_ret, nr, new_nr);
356         }
357         up_read(&shrinker_rwsem);
358 out:
359         cond_resched();
360         return ret;
361 }
362
363 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
364 {
365         /*
366          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
367          * that isolated the page, the page cache radix tree and
368          * optional buffer heads at page->private.
369          */
370         return page_count(page) - page_has_private(page) == 2;
371 }
372
373 static int may_write_to_queue(struct backing_dev_info *bdi,
374                               struct scan_control *sc)
375 {
376         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
377                 return 1;
378         if (!bdi_write_congested(bdi))
379                 return 1;
380         if (bdi == current->backing_dev_info)
381                 return 1;
382         return 0;
383 }
384
385 /*
386  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
387  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
388  * fsync(), msync() or close().
389  *
390  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
391  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
392  * that page is locked, the mapping is pinned.
393  *
394  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
395  * __GFP_FS.
396  */
397 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
398                                 struct page *page, int error)
399 {
400         lock_page(page);
401         if (page_mapping(page) == mapping)
402                 mapping_set_error(mapping, error);
403         unlock_page(page);
404 }
405
406 /* possible outcome of pageout() */
407 typedef enum {
408         /* failed to write page out, page is locked */
409         PAGE_KEEP,
410         /* move page to the active list, page is locked */
411         PAGE_ACTIVATE,
412         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
413         PAGE_SUCCESS,
414         /* page is clean and locked */
415         PAGE_CLEAN,
416 } pageout_t;
417
418 /*
419  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
420  * Calls ->writepage().
421  */
422 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
423                          struct scan_control *sc)
424 {
425         /*
426          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
427          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
428          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
429          * stalls if we need to run get_block().  We could test
430          * PagePrivate for that.
431          *
432          * If this process is currently in __generic_file_aio_write() against
433          * this page's queue, we can perform writeback even if that
434          * will block.
435          *
436          * If the page is swapcache, write it back even if that would
437          * block, for some throttling. This happens by accident, because
438          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
439          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
440          */
441         if (!is_page_cache_freeable(page))
442                 return PAGE_KEEP;
443         if (!mapping) {
444                 /*
445                  * Some data journaling orphaned pages can have
446                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
447                  */
448                 if (page_has_private(page)) {
449                         if (try_to_free_buffers(page)) {
450                                 ClearPageDirty(page);
451                                 printk("%s: orphaned page\n", __func__);
452                                 return PAGE_CLEAN;
453                         }
454                 }
455                 return PAGE_KEEP;
456         }
457         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
458                 return PAGE_ACTIVATE;
459         if (!may_write_to_queue(mapping->backing_dev_info, sc))
460                 return PAGE_KEEP;
461
462         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
463                 int res;
464                 struct writeback_control wbc = {
465                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
466                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
467                         .range_start = 0,
468                         .range_end = LLONG_MAX,
469                         .for_reclaim = 1,
470                 };
471
472                 SetPageReclaim(page);
473                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
474                 if (res < 0)
475                         handle_write_error(mapping, page, res);
476                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
477                         ClearPageReclaim(page);
478                         return PAGE_ACTIVATE;
479                 }
480
481                 if (!PageWriteback(page)) {
482                         /* synchronous write or broken a_ops? */
483                         ClearPageReclaim(page);
484                 }
485                 trace_mm_vmscan_writepage(page, trace_reclaim_flags(page));
486                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
487                 return PAGE_SUCCESS;
488         }
489
490         return PAGE_CLEAN;
491 }
492
493 /*
494  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
495  * gets returned with a refcount of 0.
496  */
497 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
498 {
499         BUG_ON(!PageLocked(page));
500         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
501
502         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
503         /*
504          * The non racy check for a busy page.
505          *
506          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
507          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
508          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
509          * here, then the following race may occur:
510          *
511          * get_user_pages(&page);
512          * [user mapping goes away]
513          * write_to(page);
514          *                              !PageDirty(page)    [good]
515          * SetPageDirty(page);
516          * put_page(page);
517          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
518          *
519          * [oops, our write_to data is lost]
520          *
521          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
522          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
523          * load is not satisfied before that of page->_count.
524          *
525          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
526          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
527          */
528         if (!page_freeze_refs(page, 2))
529                 goto cannot_free;
530         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
531         if (unlikely(PageDirty(page))) {
532                 page_unfreeze_refs(page, 2);
533                 goto cannot_free;
534         }
535
536         if (PageSwapCache(page)) {
537                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
538                 __delete_from_swap_cache(page);
539                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
540                 swapcache_free(swap, page);
541         } else {
542                 void (*freepage)(struct page *);
543
544                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
545
546                 __delete_from_page_cache(page);
547                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
548                 mem_cgroup_uncharge_cache_page(page);
549
550                 if (freepage != NULL)
551                         freepage(page);
552         }
553
554         return 1;
555
556 cannot_free:
557         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
558         return 0;
559 }
560
561 /*
562  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
563  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
564  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
565  * this page.
566  */
567 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
568 {
569         if (__remove_mapping(mapping, page)) {
570                 /*
571                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
572                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
573                  * atomic operation.
574                  */
575                 page_unfreeze_refs(page, 1);
576                 return 1;
577         }
578         return 0;
579 }
580
581 /**
582  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
583  * @page: page to be put back to appropriate lru list
584  *
585  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
586  * Page may still be unevictable for other reasons.
587  *
588  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
589  */
590 void putback_lru_page(struct page *page)
591 {
592         int lru;
593         int active = !!TestClearPageActive(page);
594         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
595
596         VM_BUG_ON(PageLRU(page));
597
598 redo:
599         ClearPageUnevictable(page);
600
601         if (page_evictable(page)) {
602                 /*
603                  * For evictable pages, we can use the cache.
604                  * In event of a race, worst case is we end up with an
605                  * unevictable page on [in]active list.
606                  * We know how to handle that.
607                  */
608                 lru = active + page_lru_base_type(page);
609                 lru_cache_add_lru(page, lru);
610         } else {
611                 /*
612                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
613                  * list.
614                  */
615                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
616                 add_page_to_unevictable_list(page);
617                 /*
618                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
619                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
620                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
621                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
622                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
623                  * the page back to the evictable list.
624                  *
625                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
626                  */
627                 smp_mb();
628         }
629
630         /*
631          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
632          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
633          * check after we added it to the list, again.
634          */
635         if (lru == LRU_UNEVICTABLE && page_evictable(page)) {
636                 if (!isolate_lru_page(page)) {
637                         put_page(page);
638                         goto redo;
639                 }
640                 /* This means someone else dropped this page from LRU
641                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
642                  * nothing to do here.
643                  */
644         }
645
646         if (was_unevictable && lru != LRU_UNEVICTABLE)
647                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
648         else if (!was_unevictable && lru == LRU_UNEVICTABLE)
649                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
650
651         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
652 }
653
654 enum page_references {
655         PAGEREF_RECLAIM,
656         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
657         PAGEREF_KEEP,
658         PAGEREF_ACTIVATE,
659 };
660
661 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
662                                                   struct scan_control *sc)
663 {
664         int referenced_ptes, referenced_page;
665         unsigned long vm_flags;
666
667         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
668                                           &vm_flags);
669         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
670
671         /*
672          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
673          * move the page to the unevictable list.
674          */
675         if (vm_flags & VM_LOCKED)
676                 return PAGEREF_RECLAIM;
677
678         if (referenced_ptes) {
679                 if (PageSwapBacked(page))
680                         return PAGEREF_ACTIVATE;
681                 /*
682                  * All mapped pages start out with page table
683                  * references from the instantiating fault, so we need
684                  * to look twice if a mapped file page is used more
685                  * than once.
686                  *
687                  * Mark it and spare it for another trip around the
688                  * inactive list.  Another page table reference will
689                  * lead to its activation.
690                  *
691                  * Note: the mark is set for activated pages as well
692                  * so that recently deactivated but used pages are
693                  * quickly recovered.
694                  */
695                 SetPageReferenced(page);
696
697                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
698                         return PAGEREF_ACTIVATE;
699
700                 /*
701                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
702                  */
703                 if (vm_flags & VM_EXEC)
704                         return PAGEREF_ACTIVATE;
705
706                 return PAGEREF_KEEP;
707         }
708
709         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
710         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
711                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
712
713         return PAGEREF_RECLAIM;
714 }
715
716 /*
717  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
718  */
719 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
720                                       struct zone *zone,
721                                       struct scan_control *sc,
722                                       enum ttu_flags ttu_flags,
723                                       unsigned long *ret_nr_dirty,
724                                       unsigned long *ret_nr_writeback,
725                                       bool force_reclaim)
726 {
727         LIST_HEAD(ret_pages);
728         LIST_HEAD(free_pages);
729         int pgactivate = 0;
730         unsigned long nr_dirty = 0;
731         unsigned long nr_congested = 0;
732         unsigned long nr_reclaimed = 0;
733         unsigned long nr_writeback = 0;
734
735         cond_resched();
736
737         mem_cgroup_uncharge_start();
738         while (!list_empty(page_list)) {
739                 struct address_space *mapping;
740                 struct page *page;
741                 int may_enter_fs;
742                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
743
744                 cond_resched();
745
746                 page = lru_to_page(page_list);
747                 list_del(&page->lru);
748
749                 if (!trylock_page(page))
750                         goto keep;
751
752                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
753                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
754
755                 sc->nr_scanned++;
756
757                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
758                         goto cull_mlocked;
759
760                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
761                         goto keep_locked;
762
763                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
764                 if (page_mapped(page) || PageSwapCache(page))
765                         sc->nr_scanned++;
766
767                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
768                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
769
770                 if (PageWriteback(page)) {
771                         /*
772                          * memcg doesn't have any dirty pages throttling so we
773                          * could easily OOM just because too many pages are in
774                          * writeback and there is nothing else to reclaim.
775                          *
776                          * Check __GFP_IO, certainly because a loop driver
777                          * thread might enter reclaim, and deadlock if it waits
778                          * on a page for which it is needed to do the write
779                          * (loop masks off __GFP_IO|__GFP_FS for this reason);
780                          * but more thought would probably show more reasons.
781                          *
782                          * Don't require __GFP_FS, since we're not going into
783                          * the FS, just waiting on its writeback completion.
784                          * Worryingly, ext4 gfs2 and xfs allocate pages with
785                          * grab_cache_page_write_begin(,,AOP_FLAG_NOFS), so
786                          * testing may_enter_fs here is liable to OOM on them.
787                          */
788                         if (global_reclaim(sc) ||
789                             !PageReclaim(page) || !(sc->gfp_mask & __GFP_IO)) {
790                                 /*
791                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
792                                  * might have just cleared PageReclaim, then
793                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
794                                  * as PageReadahead - but that does not matter
795                                  * enough to care.  What we do want is for this
796                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
797                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
798                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
799                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
800                                  */
801                                 SetPageReclaim(page);
802                                 nr_writeback++;
803                                 goto keep_locked;
804                         }
805                         wait_on_page_writeback(page);
806                 }
807
808                 if (!force_reclaim)
809                         references = page_check_references(page, sc);
810
811                 switch (references) {
812                 case PAGEREF_ACTIVATE:
813                         goto activate_locked;
814                 case PAGEREF_KEEP:
815                         goto keep_locked;
816                 case PAGEREF_RECLAIM:
817                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
818                         ; /* try to reclaim the page below */
819                 }
820
821                 /*
822                  * Anonymous process memory has backing store?
823                  * Try to allocate it some swap space here.
824                  */
825                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
826                         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
827                                 goto keep_locked;
828                         if (!add_to_swap(page, page_list))
829                                 goto activate_locked;
830                         may_enter_fs = 1;
831                 }
832
833                 mapping = page_mapping(page);
834
835                 /*
836                  * The page is mapped into the page tables of one or more
837                  * processes. Try to unmap it here.
838                  */
839                 if (page_mapped(page) && mapping) {
840                         switch (try_to_unmap(page, ttu_flags)) {
841                         case SWAP_FAIL:
842                                 goto activate_locked;
843                         case SWAP_AGAIN:
844                                 goto keep_locked;
845                         case SWAP_MLOCK:
846                                 goto cull_mlocked;
847                         case SWAP_SUCCESS:
848                                 ; /* try to free the page below */
849                         }
850                 }
851
852                 if (PageDirty(page)) {
853                         nr_dirty++;
854
855                         /*
856                          * Only kswapd can writeback filesystem pages to
857                          * avoid risk of stack overflow but do not writeback
858                          * unless under significant pressure.
859                          */
860                         if (page_is_file_cache(page) &&
861                                         (!current_is_kswapd() ||
862                                          sc->priority >= DEF_PRIORITY - 2)) {
863                                 /*
864                                  * Immediately reclaim when written back.
865                                  * Similar in principal to deactivate_page()
866                                  * except we already have the page isolated
867                                  * and know it's dirty
868                                  */
869                                 inc_zone_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
870                                 SetPageReclaim(page);
871
872                                 goto keep_locked;
873                         }
874
875                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
876                                 goto keep_locked;
877                         if (!may_enter_fs)
878                                 goto keep_locked;
879                         if (!sc->may_writepage)
880                                 goto keep_locked;
881
882                         /* Page is dirty, try to write it out here */
883                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
884                         case PAGE_KEEP:
885                                 nr_congested++;
886                                 goto keep_locked;
887                         case PAGE_ACTIVATE:
888                                 goto activate_locked;
889                         case PAGE_SUCCESS:
890                                 if (PageWriteback(page))
891                                         goto keep;
892                                 if (PageDirty(page))
893                                         goto keep;
894
895                                 /*
896                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
897                                  * ahead and try to reclaim the page.
898                                  */
899                                 if (!trylock_page(page))
900                                         goto keep;
901                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
902                                         goto keep_locked;
903                                 mapping = page_mapping(page);
904                         case PAGE_CLEAN:
905                                 ; /* try to free the page below */
906                         }
907                 }
908
909                 /*
910                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
911                  * associated with this page. If we succeed we try to free
912                  * the page as well.
913                  *
914                  * We do this even if the page is PageDirty().
915                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
916                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
917                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
918                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
919                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
920                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
921                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
922                  *
923                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
924                  * the pages which were not successfully invalidated in
925                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
926                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
927                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
928                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
929                  */
930                 if (page_has_private(page)) {
931                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
932                                 goto activate_locked;
933                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
934                                 unlock_page(page);
935                                 if (put_page_testzero(page))
936                                         goto free_it;
937                                 else {
938                                         /*
939                                          * rare race with speculative reference.
940                                          * the speculative reference will free
941                                          * this page shortly, so we may
942                                          * increment nr_reclaimed here (and
943                                          * leave it off the LRU).
944                                          */
945                                         nr_reclaimed++;
946                                         continue;
947                                 }
948                         }
949                 }
950
951                 if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page))
952                         goto keep_locked;
953
954                 /*
955                  * At this point, we have no other references and there is
956                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
957                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
958                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
959                  * waiting on the page lock, because there are no references.
960                  */
961                 __clear_page_locked(page);
962 free_it:
963                 nr_reclaimed++;
964
965                 /*
966                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
967                  * appear not as the counts should be low
968                  */
969                 list_add(&page->lru, &free_pages);
970                 continue;
971
972 cull_mlocked:
973                 if (PageSwapCache(page))
974                         try_to_free_swap(page);
975                 unlock_page(page);
976                 putback_lru_page(page);
977                 continue;
978
979 activate_locked:
980                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
981                 if (PageSwapCache(page) && vm_swap_full())
982                         try_to_free_swap(page);
983                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
984                 SetPageActive(page);
985                 pgactivate++;
986 keep_locked:
987                 unlock_page(page);
988 keep:
989                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
990                 VM_BUG_ON(PageLRU(page) || PageUnevictable(page));
991         }
992
993         /*
994          * Tag a zone as congested if all the dirty pages encountered were
995          * backed by a congested BDI. In this case, reclaimers should just
996          * back off and wait for congestion to clear because further reclaim
997          * will encounter the same problem
998          */
999         if (nr_dirty && nr_dirty == nr_congested && global_reclaim(sc))
1000                 zone_set_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
1001
1002         free_hot_cold_page_list(&free_pages, 1);
1003
1004         list_splice(&ret_pages, page_list);
1005         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1006         mem_cgroup_uncharge_end();
1007         *ret_nr_dirty += nr_dirty;
1008         *ret_nr_writeback += nr_writeback;
1009         return nr_reclaimed;
1010 }
1011
1012 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1013                                             struct list_head *page_list)
1014 {
1015         struct scan_control sc = {
1016                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1017                 .priority = DEF_PRIORITY,
1018                 .may_unmap = 1,
1019         };
1020         unsigned long ret, dummy1, dummy2;
1021         struct page *page, *next;
1022         LIST_HEAD(clean_pages);
1023
1024         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1025                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1026                     !isolated_balloon_page(page)) {
1027                         ClearPageActive(page);
1028                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1029                 }
1030         }
1031
1032         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone, &sc,
1033                                 TTU_UNMAP|TTU_IGNORE_ACCESS,
1034                                 &dummy1, &dummy2, true);
1035         list_splice(&clean_pages, page_list);
1036         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1037         return ret;
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1042  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1043  * freed elsewhere are also ignored.
1044  *
1045  * page:        page to consider
1046  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1047  *
1048  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1049  */
1050 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1051 {
1052         int ret = -EINVAL;
1053
1054         /* Only take pages on the LRU. */
1055         if (!PageLRU(page))
1056                 return ret;
1057
1058         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1059         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1060                 return ret;
1061
1062         ret = -EBUSY;
1063
1064         /*
1065          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1066          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1067          * blocking - clean pages for the most part.
1068          *
1069          * ISOLATE_CLEAN means that only clean pages should be isolated. This
1070          * is used by reclaim when it is cannot write to backing storage
1071          *
1072          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1073          * that it is possible to migrate without blocking
1074          */
1075         if (mode & (ISOLATE_CLEAN|ISOLATE_ASYNC_MIGRATE)) {
1076                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1077                 if (PageWriteback(page))
1078                         return ret;
1079
1080                 if (PageDirty(page)) {
1081                         struct address_space *mapping;
1082
1083                         /* ISOLATE_CLEAN means only clean pages */
1084                         if (mode & ISOLATE_CLEAN)
1085                                 return ret;
1086
1087                         /*
1088                          * Only pages without mappings or that have a
1089                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1090                          * without blocking
1091                          */
1092                         mapping = page_mapping(page);
1093                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1094                                 return ret;
1095                 }
1096         }
1097
1098         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1099                 return ret;
1100
1101         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1102                 /*
1103                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1104                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1105                  * page release code relies on it.
1106                  */
1107                 ClearPageLRU(page);
1108                 ret = 0;
1109         }
1110
1111         return ret;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * zone->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1116  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1117  * and working on them outside the LRU lock.
1118  *
1119  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1120  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1121  *
1122  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1123  *
1124  * @nr_to_scan: The number of pages to look through on the list.
1125  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1126  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1127  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1128  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1129  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1130  * @lru:        LRU list id for isolating
1131  *
1132  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1133  */
1134 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1135                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1136                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1137                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1138 {
1139         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1140         unsigned long nr_taken = 0;
1141         unsigned long scan;
1142
1143         for (scan = 0; scan < nr_to_scan && !list_empty(src); scan++) {
1144                 struct page *page;
1145                 int nr_pages;
1146
1147                 page = lru_to_page(src);
1148                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1149
1150                 VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
1151
1152                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1153                 case 0:
1154                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1155                         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, -nr_pages);
1156                         list_move(&page->lru, dst);
1157                         nr_taken += nr_pages;
1158                         break;
1159
1160                 case -EBUSY:
1161                         /* else it is being freed elsewhere */
1162                         list_move(&page->lru, src);
1163                         continue;
1164
1165                 default:
1166                         BUG();
1167                 }
1168         }
1169
1170         *nr_scanned = scan;
1171         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->order, nr_to_scan, scan,
1172                                     nr_taken, mode, is_file_lru(lru));
1173         return nr_taken;
1174 }
1175
1176 /**
1177  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1178  * @page: page to isolate from its LRU list
1179  *
1180  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1181  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1182  *
1183  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1184  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1185  *
1186  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1187  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1188  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1189  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1190  *
1191  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1192  * found will be decremented.
1193  *
1194  * Restrictions:
1195  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1196  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1197  *     without a stable reference).
1198  * (2) the lru_lock must not be held.
1199  * (3) interrupts must be enabled.
1200  */
1201 int isolate_lru_page(struct page *page)
1202 {
1203         int ret = -EBUSY;
1204
1205         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1206
1207         if (PageLRU(page)) {
1208                 struct zone *zone = page_zone(page);
1209                 struct lruvec *lruvec;
1210
1211                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1212                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1213                 if (PageLRU(page)) {
1214                         int lru = page_lru(page);
1215                         get_page(page);
1216                         ClearPageLRU(page);
1217                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1218                         ret = 0;
1219                 }
1220                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1221         }
1222         return ret;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1227  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1228  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1229  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1230  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1231  */
1232 static int too_many_isolated(struct zone *zone, int file,
1233                 struct scan_control *sc)
1234 {
1235         unsigned long inactive, isolated;
1236
1237         if (current_is_kswapd())
1238                 return 0;
1239
1240         if (!global_reclaim(sc))
1241                 return 0;
1242
1243         if (file) {
1244                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1245                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE);
1246         } else {
1247                 inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1248                 isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
1249         }
1250
1251         /*
1252          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1253          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1254          * deadlock.
1255          */
1256         if ((sc->gfp_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
1257                 inactive >>= 3;
1258
1259         return isolated > inactive;
1260 }
1261
1262 static noinline_for_stack void
1263 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1264 {
1265         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1266         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1267         LIST_HEAD(pages_to_free);
1268
1269         /*
1270          * Put back any unfreeable pages.
1271          */
1272         while (!list_empty(page_list)) {
1273                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1274                 int lru;
1275
1276                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
1277                 list_del(&page->lru);
1278                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1279                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1280                         putback_lru_page(page);
1281                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1282                         continue;
1283                 }
1284
1285                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1286
1287                 SetPageLRU(page);
1288                 lru = page_lru(page);
1289                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1290
1291                 if (is_active_lru(lru)) {
1292                         int file = is_file_lru(lru);
1293                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1294                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1295                 }
1296                 if (put_page_testzero(page)) {
1297                         __ClearPageLRU(page);
1298                         __ClearPageActive(page);
1299                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1300
1301                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1302                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1303                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1304                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1305                         } else
1306                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1307                 }
1308         }
1309
1310         /*
1311          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1312          */
1313         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1314 }
1315
1316 /*
1317  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_zone().  It returns the number
1318  * of reclaimed pages
1319  */
1320 static noinline_for_stack unsigned long
1321 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1322                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1323 {
1324         LIST_HEAD(page_list);
1325         unsigned long nr_scanned;
1326         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1327         unsigned long nr_taken;
1328         unsigned long nr_dirty = 0;
1329         unsigned long nr_writeback = 0;
1330         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1331         int file = is_file_lru(lru);
1332         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1333         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1334
1335         while (unlikely(too_many_isolated(zone, file, sc))) {
1336                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1337
1338                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1339                 if (fatal_signal_pending(current))
1340                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1341         }
1342
1343         lru_add_drain();
1344
1345         if (!sc->may_unmap)
1346                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1347         if (!sc->may_writepage)
1348                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1349
1350         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1351
1352         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1353                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1354
1355         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1356         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1357
1358         if (global_reclaim(sc)) {
1359                 zone->pages_scanned += nr_scanned;
1360                 if (current_is_kswapd())
1361                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, zone, nr_scanned);
1362                 else
1363                         __count_zone_vm_events(PGSCAN_DIRECT, zone, nr_scanned);
1364         }
1365         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1366
1367         if (nr_taken == 0)
1368                 return 0;
1369
1370         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, zone, sc, TTU_UNMAP,
1371                                         &nr_dirty, &nr_writeback, false);
1372
1373         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1374
1375         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1376
1377         if (global_reclaim(sc)) {
1378                 if (current_is_kswapd())
1379                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, zone,
1380                                                nr_reclaimed);
1381                 else
1382                         __count_zone_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, zone,
1383                                                nr_reclaimed);
1384         }
1385
1386         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1387
1388         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1389
1390         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1391
1392         free_hot_cold_page_list(&page_list, 1);
1393
1394         /*
1395          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1396          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1397          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1398          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1399          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1400          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1401          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1402          * same way balance_dirty_pages() manages.
1403          *
1404          * This scales the number of dirty pages that must be under writeback
1405          * before throttling depending on priority. It is a simple backoff
1406          * function that has the most effect in the range DEF_PRIORITY to
1407          * DEF_PRIORITY-2 which is the priority reclaim is considered to be
1408          * in trouble and reclaim is considered to be in trouble.
1409          *
1410          * DEF_PRIORITY   100% isolated pages must be PageWriteback to throttle
1411          * DEF_PRIORITY-1  50% must be PageWriteback
1412          * DEF_PRIORITY-2  25% must be PageWriteback, kswapd in trouble
1413          * ...
1414          * DEF_PRIORITY-6 For SWAP_CLUSTER_MAX isolated pages, throttle if any
1415          *                     isolated page is PageWriteback
1416          */
1417         if (nr_writeback && nr_writeback >=
1418                         (nr_taken >> (DEF_PRIORITY - sc->priority)))
1419                 wait_iff_congested(zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1420
1421         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(zone->zone_pgdat->node_id,
1422                 zone_idx(zone),
1423                 nr_scanned, nr_reclaimed,
1424                 sc->priority,
1425                 trace_shrink_flags(file));
1426         return nr_reclaimed;
1427 }
1428
1429 /*
1430  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1431  *
1432  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1433  * processes, from rmap.
1434  *
1435  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1436  * appropriate to hold zone->lru_lock across the whole operation.  But if
1437  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1438  * should drop zone->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1439  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1440  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1441  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1442  *
1443  * The downside is that we have to touch page->_count against each page.
1444  * But we had to alter page->flags anyway.
1445  */
1446
1447 static void move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1448                                      struct list_head *list,
1449                                      struct list_head *pages_to_free,
1450                                      enum lru_list lru)
1451 {
1452         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1453         unsigned long pgmoved = 0;
1454         struct page *page;
1455         int nr_pages;
1456
1457         while (!list_empty(list)) {
1458                 page = lru_to_page(list);
1459                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1460
1461                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
1462                 SetPageLRU(page);
1463
1464                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1465                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, nr_pages);
1466                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1467                 pgmoved += nr_pages;
1468
1469                 if (put_page_testzero(page)) {
1470                         __ClearPageLRU(page);
1471                         __ClearPageActive(page);
1472                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1473
1474                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1475                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1476                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1477                                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1478                         } else
1479                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1480                 }
1481         }
1482         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, pgmoved);
1483         if (!is_active_lru(lru))
1484                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, pgmoved);
1485 }
1486
1487 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1488                                struct lruvec *lruvec,
1489                                struct scan_control *sc,
1490                                enum lru_list lru)
1491 {
1492         unsigned long nr_taken;
1493         unsigned long nr_scanned;
1494         unsigned long vm_flags;
1495         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1496         LIST_HEAD(l_active);
1497         LIST_HEAD(l_inactive);
1498         struct page *page;
1499         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1500         unsigned long nr_rotated = 0;
1501         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1502         int file = is_file_lru(lru);
1503         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1504
1505         lru_add_drain();
1506
1507         if (!sc->may_unmap)
1508                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1509         if (!sc->may_writepage)
1510                 isolate_mode |= ISOLATE_CLEAN;
1511
1512         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1513
1514         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1515                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1516         if (global_reclaim(sc))
1517                 zone->pages_scanned += nr_scanned;
1518
1519         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1520
1521         __count_zone_vm_events(PGREFILL, zone, nr_scanned);
1522         __mod_zone_page_state(zone, NR_LRU_BASE + lru, -nr_taken);
1523         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1524         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1525
1526         while (!list_empty(&l_hold)) {
1527                 cond_resched();
1528                 page = lru_to_page(&l_hold);
1529                 list_del(&page->lru);
1530
1531                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1532                         putback_lru_page(page);
1533                         continue;
1534                 }
1535
1536                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1537                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1538                                 if (page_has_private(page))
1539                                         try_to_release_page(page, 0);
1540                                 unlock_page(page);
1541                         }
1542                 }
1543
1544                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1545                                     &vm_flags)) {
1546                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1547                         /*
1548                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1549                          * give them one more trip around the active list. So
1550                          * that executable code get better chances to stay in
1551                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1552                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1553                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1554                          * so we ignore them here.
1555                          */
1556                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1557                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1558                                 continue;
1559                         }
1560                 }
1561
1562                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1563                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1564         }
1565
1566         /*
1567          * Move pages back to the lru list.
1568          */
1569         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1570         /*
1571          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1572          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1573          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1574          * get_scan_ratio.
1575          */
1576         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1577
1578         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1579         move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1580         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1581         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1582
1583         free_hot_cold_page_list(&l_hold, 1);
1584 }
1585
1586 #ifdef CONFIG_SWAP
1587 static int inactive_anon_is_low_global(struct zone *zone)
1588 {
1589         unsigned long active, inactive;
1590
1591         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
1592         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1593
1594         if (inactive * zone->inactive_ratio < active)
1595                 return 1;
1596
1597         return 0;
1598 }
1599
1600 /**
1601  * inactive_anon_is_low - check if anonymous pages need to be deactivated
1602  * @lruvec: LRU vector to check
1603  *
1604  * Returns true if the zone does not have enough inactive anon pages,
1605  * meaning some active anon pages need to be deactivated.
1606  */
1607 static int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1608 {
1609         /*
1610          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
1611          * is pointless.
1612          */
1613         if (!total_swap_pages)
1614                 return 0;
1615
1616         if (!mem_cgroup_disabled())
1617                 return mem_cgroup_inactive_anon_is_low(lruvec);
1618
1619         return inactive_anon_is_low_global(lruvec_zone(lruvec));
1620 }
1621 #else
1622 static inline int inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1623 {
1624         return 0;
1625 }
1626 #endif
1627
1628 /**
1629  * inactive_file_is_low - check if file pages need to be deactivated
1630  * @lruvec: LRU vector to check
1631  *
1632  * When the system is doing streaming IO, memory pressure here
1633  * ensures that active file pages get deactivated, until more
1634  * than half of the file pages are on the inactive list.
1635  *
1636  * Once we get to that situation, protect the system's working
1637  * set from being evicted by disabling active file page aging.
1638  *
1639  * This uses a different ratio than the anonymous pages, because
1640  * the page cache uses a use-once replacement algorithm.
1641  */
1642 static int inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1643 {
1644         unsigned long inactive;
1645         unsigned long active;
1646
1647         inactive = get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1648         active = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1649
1650         return active > inactive;
1651 }
1652
1653 static int inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
1654 {
1655         if (is_file_lru(lru))
1656                 return inactive_file_is_low(lruvec);
1657         else
1658                 return inactive_anon_is_low(lruvec);
1659 }
1660
1661 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
1662                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1663 {
1664         if (is_active_lru(lru)) {
1665                 if (inactive_list_is_low(lruvec, lru))
1666                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1667                 return 0;
1668         }
1669
1670         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
1671 }
1672
1673 static int vmscan_swappiness(struct scan_control *sc)
1674 {
1675         if (global_reclaim(sc))
1676                 return vm_swappiness;
1677         return mem_cgroup_swappiness(sc->target_mem_cgroup);
1678 }
1679
1680 enum scan_balance {
1681         SCAN_EQUAL,
1682         SCAN_FRACT,
1683         SCAN_ANON,
1684         SCAN_FILE,
1685 };
1686
1687 /*
1688  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
1689  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
1690  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
1691  * onto the active list instead of evict.
1692  *
1693  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
1694  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
1695  */
1696 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
1697                            unsigned long *nr)
1698 {
1699         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1700         u64 fraction[2];
1701         u64 denominator = 0;    /* gcc */
1702         struct zone *zone = lruvec_zone(lruvec);
1703         unsigned long anon_prio, file_prio;
1704         enum scan_balance scan_balance;
1705         unsigned long anon, file, free;
1706         bool force_scan = false;
1707         unsigned long ap, fp;
1708         enum lru_list lru;
1709
1710         /*
1711          * If the zone or memcg is small, nr[l] can be 0.  This
1712          * results in no scanning on this priority and a potential
1713          * priority drop.  Global direct reclaim can go to the next
1714          * zone and tends to have no problems. Global kswapd is for
1715          * zone balancing and it needs to scan a minimum amount. When
1716          * reclaiming for a memcg, a priority drop can cause high
1717          * latencies, so it's better to scan a minimum amount there as
1718          * well.
1719          */
1720         if (current_is_kswapd() && zone->all_unreclaimable)
1721                 force_scan = true;
1722         if (!global_reclaim(sc))
1723                 force_scan = true;
1724
1725         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
1726         if (!sc->may_swap || (get_nr_swap_pages() <= 0)) {
1727                 scan_balance = SCAN_FILE;
1728                 goto out;
1729         }
1730
1731         /*
1732          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
1733          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
1734          * disable swapping for individual groups completely when
1735          * using the memory controller's swap limit feature would be
1736          * too expensive.
1737          */
1738         if (!global_reclaim(sc) && !vmscan_swappiness(sc)) {
1739                 scan_balance = SCAN_FILE;
1740                 goto out;
1741         }
1742
1743         /*
1744          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
1745          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
1746          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
1747          */
1748         if (!sc->priority && vmscan_swappiness(sc)) {
1749                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
1750                 goto out;
1751         }
1752
1753         anon  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON) +
1754                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1755         file  = get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE) +
1756                 get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1757
1758         /*
1759          * If it's foreseeable that reclaiming the file cache won't be
1760          * enough to get the zone back into a desirable shape, we have
1761          * to swap.  Better start now and leave the - probably heavily
1762          * thrashing - remaining file pages alone.
1763          */
1764         if (global_reclaim(sc)) {
1765                 free = zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1766                 if (unlikely(file + free <= high_wmark_pages(zone))) {
1767                         scan_balance = SCAN_ANON;
1768                         goto out;
1769                 }
1770         }
1771
1772         /*
1773          * There is enough inactive page cache, do not reclaim
1774          * anything from the anonymous working set right now.
1775          */
1776         if (!inactive_file_is_low(lruvec)) {
1777                 scan_balance = SCAN_FILE;
1778                 goto out;
1779         }
1780
1781         scan_balance = SCAN_FRACT;
1782
1783         /*
1784          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
1785          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
1786          */
1787         anon_prio = vmscan_swappiness(sc);
1788         file_prio = 200 - anon_prio;
1789
1790         /*
1791          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
1792          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
1793          * ratios to determine how valuable each cache is.
1794          *
1795          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
1796          * we keep these statistics as a floating average, which ends
1797          * up weighing recent references more than old ones.
1798          *
1799          * anon in [0], file in [1]
1800          */
1801         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
1802         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
1803                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
1804                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
1805         }
1806
1807         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
1808                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
1809                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
1810         }
1811
1812         /*
1813          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
1814          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
1815          * each list that were recently referenced and in active use.
1816          */
1817         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
1818         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
1819
1820         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
1821         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
1822         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
1823
1824         fraction[0] = ap;
1825         fraction[1] = fp;
1826         denominator = ap + fp + 1;
1827 out:
1828         for_each_evictable_lru(lru) {
1829                 int file = is_file_lru(lru);
1830                 unsigned long size;
1831                 unsigned long scan;
1832
1833                 size = get_lru_size(lruvec, lru);
1834                 scan = size >> sc->priority;
1835
1836                 if (!scan && force_scan)
1837                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
1838
1839                 switch (scan_balance) {
1840                 case SCAN_EQUAL:
1841                         /* Scan lists relative to size */
1842                         break;
1843                 case SCAN_FRACT:
1844                         /*
1845                          * Scan types proportional to swappiness and
1846                          * their relative recent reclaim efficiency.
1847                          */
1848                         scan = div64_u64(scan * fraction[file], denominator);
1849                         break;
1850                 case SCAN_FILE:
1851                 case SCAN_ANON:
1852                         /* Scan one type exclusively */
1853                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
1854                                 scan = 0;
1855                         break;
1856                 default:
1857                         /* Look ma, no brain */
1858                         BUG();
1859                 }
1860                 nr[lru] = scan;
1861         }
1862 }
1863
1864 /*
1865  * This is a basic per-zone page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
1866  */
1867 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
1868 {
1869         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
1870         unsigned long nr_to_scan;
1871         enum lru_list lru;
1872         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1873         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
1874         struct blk_plug plug;
1875
1876         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
1877
1878         blk_start_plug(&plug);
1879         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
1880                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
1881                 for_each_evictable_lru(lru) {
1882                         if (nr[lru]) {
1883                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
1884                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
1885
1886                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
1887                                                             lruvec, sc);
1888                         }
1889                 }
1890                 /*
1891                  * On large memory systems, scan >> priority can become
1892                  * really large. This is fine for the starting priority;
1893                  * we want to put equal scanning pressure on each zone.
1894                  * However, if the VM has a harder time of freeing pages,
1895                  * with multiple processes reclaiming pages, the total
1896                  * freeing target can get unreasonably large.
1897                  */
1898                 if (nr_reclaimed >= nr_to_reclaim &&
1899                     sc->priority < DEF_PRIORITY)
1900                         break;
1901         }
1902         blk_finish_plug(&plug);
1903         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
1904
1905         /*
1906          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
1907          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
1908          */
1909         if (inactive_anon_is_low(lruvec))
1910                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
1911                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
1912
1913         throttle_vm_writeout(sc->gfp_mask);
1914 }
1915
1916 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
1917 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
1918 {
1919         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
1920                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
1921                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
1922                 return true;
1923
1924         return false;
1925 }
1926
1927 /*
1928  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
1929  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
1930  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
1931  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
1932  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
1933  */
1934 static inline bool should_continue_reclaim(struct zone *zone,
1935                                         unsigned long nr_reclaimed,
1936                                         unsigned long nr_scanned,
1937                                         struct scan_control *sc)
1938 {
1939         unsigned long pages_for_compaction;
1940         unsigned long inactive_lru_pages;
1941
1942         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
1943         if (!in_reclaim_compaction(sc))
1944                 return false;
1945
1946         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
1947         if (sc->gfp_mask & __GFP_REPEAT) {
1948                 /*
1949                  * For __GFP_REPEAT allocations, stop reclaiming if the
1950                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
1951                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
1952                  * expensive but a __GFP_REPEAT caller really wants to succeed
1953                  */
1954                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
1955                         return false;
1956         } else {
1957                 /*
1958                  * For non-__GFP_REPEAT allocations which can presumably
1959                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
1960                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
1961                  * pages that were scanned. This will return to the
1962                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
1963                  * the resulting allocation attempt fails
1964                  */
1965                 if (!nr_reclaimed)
1966                         return false;
1967         }
1968
1969         /*
1970          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
1971          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
1972          */
1973         pages_for_compaction = (2UL << sc->order);
1974         inactive_lru_pages = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
1975         if (get_nr_swap_pages() > 0)
1976                 inactive_lru_pages += zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
1977         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
1978                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
1979                 return true;
1980
1981         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
1982         switch (compaction_suitable(zone, sc->order)) {
1983         case COMPACT_PARTIAL:
1984         case COMPACT_CONTINUE:
1985                 return false;
1986         default:
1987                 return true;
1988         }
1989 }
1990
1991 static void shrink_zone(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
1992 {
1993         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
1994
1995         do {
1996                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
1997                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1998                         .zone = zone,
1999                         .priority = sc->priority,
2000                 };
2001                 struct mem_cgroup *memcg;
2002
2003                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2004                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2005
2006                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2007                 do {
2008                         struct lruvec *lruvec;
2009
2010                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2011
2012                         shrink_lruvec(lruvec, sc);
2013
2014                         /*
2015                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2016                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2017                          * zone.
2018                          *
2019                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2020                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2021                          * retry with decreasing priority if one round over the
2022                          * whole hierarchy is not sufficient.
2023                          */
2024                         if (!global_reclaim(sc) &&
2025                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2026                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2027                                 break;
2028                         }
2029                         memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim);
2030                 } while (memcg);
2031
2032                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2033                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2034                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2035
2036         } while (should_continue_reclaim(zone, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2037                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2038 }
2039
2040 /* Returns true if compaction should go ahead for a high-order request */
2041 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2042 {
2043         unsigned long balance_gap, watermark;
2044         bool watermark_ok;
2045
2046         /* Do not consider compaction for orders reclaim is meant to satisfy */
2047         if (sc->order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2048                 return false;
2049
2050         /*
2051          * Compaction takes time to run and there are potentially other
2052          * callers using the pages just freed. Continue reclaiming until
2053          * there is a buffer of free pages available to give compaction
2054          * a reasonable chance of completing and allocating the page
2055          */
2056         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone),
2057                 (zone->managed_pages + KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO-1) /
2058                         KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO);
2059         watermark = high_wmark_pages(zone) + balance_gap + (2UL << sc->order);
2060         watermark_ok = zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, 0, 0);
2061
2062         /*
2063          * If compaction is deferred, reclaim up to a point where
2064          * compaction will have a chance of success when re-enabled
2065          */
2066         if (compaction_deferred(zone, sc->order))
2067                 return watermark_ok;
2068
2069         /* If compaction is not ready to start, keep reclaiming */
2070         if (!compaction_suitable(zone, sc->order))
2071                 return false;
2072
2073         return watermark_ok;
2074 }
2075
2076 /*
2077  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2078  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2079  * request.
2080  *
2081  * We reclaim from a zone even if that zone is over high_wmark_pages(zone).
2082  * Because:
2083  * a) The caller may be trying to free *extra* pages to satisfy a higher-order
2084  *    allocation or
2085  * b) The target zone may be at high_wmark_pages(zone) but the lower zones
2086  *    must go *over* high_wmark_pages(zone) to satisfy the `incremental min'
2087  *    zone defense algorithm.
2088  *
2089  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2090  * scan then give up on it.
2091  *
2092  * This function returns true if a zone is being reclaimed for a costly
2093  * high-order allocation and compaction is ready to begin. This indicates to
2094  * the caller that it should consider retrying the allocation instead of
2095  * further reclaim.
2096  */
2097 static bool shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2098 {
2099         struct zoneref *z;
2100         struct zone *zone;
2101         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2102         unsigned long nr_soft_scanned;
2103         bool aborted_reclaim = false;
2104
2105         /*
2106          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2107          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2108          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2109          */
2110         if (buffer_heads_over_limit)
2111                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2112
2113         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2114                                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2115                 if (!populated_zone(zone))
2116                         continue;
2117                 /*
2118                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2119                  * to global LRU.
2120                  */
2121                 if (global_reclaim(sc)) {
2122                         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2123                                 continue;
2124                         if (zone->all_unreclaimable &&
2125                                         sc->priority != DEF_PRIORITY)
2126                                 continue;       /* Let kswapd poll it */
2127                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION)) {
2128                                 /*
2129                                  * If we already have plenty of memory free for
2130                                  * compaction in this zone, don't free any more.
2131                                  * Even though compaction is invoked for any
2132                                  * non-zero order, only frequent costly order
2133                                  * reclamation is disruptive enough to become a
2134                                  * noticeable problem, like transparent huge
2135                                  * page allocations.
2136                                  */
2137                                 if (compaction_ready(zone, sc)) {
2138                                         aborted_reclaim = true;
2139                                         continue;
2140                                 }
2141                         }
2142                         /*
2143                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2144                          * and returns the number of reclaimed pages and
2145                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2146                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2147                          */
2148                         nr_soft_scanned = 0;
2149                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2150                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2151                                                 &nr_soft_scanned);
2152                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2153                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2154                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2155                 }
2156
2157                 shrink_zone(zone, sc);
2158         }
2159
2160         return aborted_reclaim;
2161 }
2162
2163 static unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
2164 {
2165         int nr;
2166
2167         nr = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
2168              zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE);
2169
2170         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2171                 nr += zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON) +
2172                       zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
2173
2174         return nr;
2175 }
2176
2177 static bool zone_reclaimable(struct zone *zone)
2178 {
2179         return zone->pages_scanned < zone_reclaimable_pages(zone) * 6;
2180 }
2181
2182 /* All zones in zonelist are unreclaimable? */
2183 static bool all_unreclaimable(struct zonelist *zonelist,
2184                 struct scan_control *sc)
2185 {
2186         struct zoneref *z;
2187         struct zone *zone;
2188
2189         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2190                         gfp_zone(sc->gfp_mask), sc->nodemask) {
2191                 if (!populated_zone(zone))
2192                         continue;
2193                 if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2194                         continue;
2195                 if (!zone->all_unreclaimable)
2196                         return false;
2197         }
2198
2199         return true;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2204  *
2205  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2206  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2207  *
2208  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2209  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2210  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2211  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2212  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2213  * work, and the allocation attempt will fail.
2214  *
2215  * returns:     0, if no pages reclaimed
2216  *              else, the number of pages reclaimed
2217  */
2218 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2219                                         struct scan_control *sc,
2220                                         struct shrink_control *shrink)
2221 {
2222         unsigned long total_scanned = 0;
2223         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2224         struct zoneref *z;
2225         struct zone *zone;
2226         unsigned long writeback_threshold;
2227         bool aborted_reclaim;
2228
2229         delayacct_freepages_start();
2230
2231         if (global_reclaim(sc))
2232                 count_vm_event(ALLOCSTALL);
2233
2234         do {
2235                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2236                                 sc->priority);
2237                 sc->nr_scanned = 0;
2238                 aborted_reclaim = shrink_zones(zonelist, sc);
2239
2240                 /*
2241                  * Don't shrink slabs when reclaiming memory from
2242                  * over limit cgroups
2243                  */
2244                 if (global_reclaim(sc)) {
2245                         unsigned long lru_pages = 0;
2246                         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist,
2247                                         gfp_zone(sc->gfp_mask)) {
2248                                 if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
2249                                         continue;
2250
2251                                 lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2252                         }
2253
2254                         shrink_slab(shrink, sc->nr_scanned, lru_pages);
2255                         if (reclaim_state) {
2256                                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2257                                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2258                         }
2259                 }
2260                 total_scanned += sc->nr_scanned;
2261                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2262                         goto out;
2263
2264                 /*
2265                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2266                  * writepage even in laptop mode.
2267                  */
2268                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2269                         sc->may_writepage = 1;
2270
2271                 /*
2272                  * Try to write back as many pages as we just scanned.  This
2273                  * tends to cause slow streaming writers to write data to the
2274                  * disk smoothly, at the dirtying rate, which is nice.   But
2275                  * that's undesirable in laptop mode, where we *want* lumpy
2276                  * writeout.  So in laptop mode, write out the whole world.
2277                  */
2278                 writeback_threshold = sc->nr_to_reclaim + sc->nr_to_reclaim / 2;
2279                 if (total_scanned > writeback_threshold) {
2280                         wakeup_flusher_threads(laptop_mode ? 0 : total_scanned,
2281                                                 WB_REASON_TRY_TO_FREE_PAGES);
2282                         sc->may_writepage = 1;
2283                 }
2284
2285                 /* Take a nap, wait for some writeback to complete */
2286                 if (!sc->hibernation_mode && sc->nr_scanned &&
2287                     sc->priority < DEF_PRIORITY - 2) {
2288                         struct zone *preferred_zone;
2289
2290                         first_zones_zonelist(zonelist, gfp_zone(sc->gfp_mask),
2291                                                 &cpuset_current_mems_allowed,
2292                                                 &preferred_zone);
2293                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2294                 }
2295         } while (--sc->priority >= 0);
2296
2297 out:
2298         delayacct_freepages_end();
2299
2300         if (sc->nr_reclaimed)
2301                 return sc->nr_reclaimed;
2302
2303         /*
2304          * As hibernation is going on, kswapd is freezed so that it can't mark
2305          * the zone into all_unreclaimable. Thus bypassing all_unreclaimable
2306          * check.
2307          */
2308         if (oom_killer_disabled)
2309                 return 0;
2310
2311         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2312         if (aborted_reclaim)
2313                 return 1;
2314
2315         /* top priority shrink_zones still had more to do? don't OOM, then */
2316         if (global_reclaim(sc) && !all_unreclaimable(zonelist, sc))
2317                 return 1;
2318
2319         return 0;
2320 }
2321
2322 static bool pfmemalloc_watermark_ok(pg_data_t *pgdat)
2323 {
2324         struct zone *zone;
2325         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2326         unsigned long free_pages = 0;
2327         int i;
2328         bool wmark_ok;
2329
2330         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2331                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2332                 if (!populated_zone(zone))
2333                         continue;
2334
2335                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2336                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2337         }
2338
2339         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2340         if (!pfmemalloc_reserve)
2341                 return true;
2342
2343         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2344
2345         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2346         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2347                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx,
2348                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2349                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2350         }
2351
2352         return wmark_ok;
2353 }
2354
2355 /*
2356  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2357  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2358  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2359  * when the low watermark is reached.
2360  *
2361  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2362  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2363  */
2364 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2365                                         nodemask_t *nodemask)
2366 {
2367         struct zoneref *z;
2368         struct zone *zone;
2369         pg_data_t *pgdat = NULL;
2370
2371         /*
2372          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2373          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2374          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2375          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2376          * processes to block on log_wait_commit().
2377          */
2378         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2379                 goto out;
2380
2381         /*
2382          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2383          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2384          */
2385         if (fatal_signal_pending(current))
2386                 goto out;
2387
2388         /*
2389          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2390          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2391          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2392          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2393          *
2394          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2395          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2396          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2397          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2398          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2399          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2400          * should make reasonable progress.
2401          */
2402         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2403                                         gfp_mask, nodemask) {
2404                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2405                         continue;
2406
2407                 /* Throttle based on the first usable node */
2408                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2409                 if (pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2410                         goto out;
2411                 break;
2412         }
2413
2414         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2415         if (!pgdat)
2416                 goto out;
2417
2418         /* Account for the throttling */
2419         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2420
2421         /*
2422          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2423          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2424          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2425          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2426          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2427          * second before continuing.
2428          */
2429         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2430                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2431                         pfmemalloc_watermark_ok(pgdat), HZ);
2432
2433                 goto check_pending;
2434         }
2435
2436         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2437         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2438                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat));
2439
2440 check_pending:
2441         if (fatal_signal_pending(current))
2442                 return true;
2443
2444 out:
2445         return false;
2446 }
2447
2448 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2449                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2450 {
2451         unsigned long nr_reclaimed;
2452         struct scan_control sc = {
2453                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
2454                 .may_writepage = !laptop_mode,
2455                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2456                 .may_unmap = 1,
2457                 .may_swap = 1,
2458                 .order = order,
2459                 .priority = DEF_PRIORITY,
2460                 .target_mem_cgroup = NULL,
2461                 .nodemask = nodemask,
2462         };
2463         struct shrink_control shrink = {
2464                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
2465         };
2466
2467         /*
2468          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2469          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2470          * point.
2471          */
2472         if (throttle_direct_reclaim(gfp_mask, zonelist, nodemask))
2473                 return 1;
2474
2475         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2476                                 sc.may_writepage,
2477                                 gfp_mask);
2478
2479         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc, &shrink);
2480
2481         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2482
2483         return nr_reclaimed;
2484 }
2485
2486 #ifdef CONFIG_MEMCG
2487
2488 unsigned long mem_cgroup_shrink_node_zone(struct mem_cgroup *memcg,
2489                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
2490                                                 struct zone *zone,
2491                                                 unsigned long *nr_scanned)
2492 {
2493         struct scan_control sc = {
2494                 .nr_scanned = 0,
2495                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2496                 .may_writepage = !laptop_mode,
2497                 .may_unmap = 1,
2498                 .may_swap = !noswap,
2499                 .order = 0,
2500                 .priority = 0,
2501                 .target_mem_cgroup = memcg,
2502         };
2503         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2504
2505         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2506                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
2507
2508         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
2509                                                       sc.may_writepage,
2510                                                       sc.gfp_mask);
2511
2512         /*
2513          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
2514          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
2515          * if we don't reclaim here, the shrink_zone from balance_pgdat
2516          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
2517          * the priority and make it zero.
2518          */
2519         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
2520
2521         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
2522
2523         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
2524         return sc.nr_reclaimed;
2525 }
2526
2527 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
2528                                            gfp_t gfp_mask,
2529                                            bool noswap)
2530 {
2531         struct zonelist *zonelist;
2532         unsigned long nr_reclaimed;
2533         int nid;
2534         struct scan_control sc = {
2535                 .may_writepage = !laptop_mode,
2536                 .may_unmap = 1,
2537                 .may_swap = !noswap,
2538                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2539                 .order = 0,
2540                 .priority = DEF_PRIORITY,
2541                 .target_mem_cgroup = memcg,
2542                 .nodemask = NULL, /* we don't care the placement */
2543                 .gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
2544                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
2545         };
2546         struct shrink_control shrink = {
2547                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
2548         };
2549
2550         /*
2551          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
2552          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
2553          * scan does not need to be the current node.
2554          */
2555         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
2556
2557         zonelist = NODE_DATA(nid)->node_zonelists;
2558
2559         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
2560                                             sc.may_writepage,
2561                                             sc.gfp_mask);
2562
2563         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc, &shrink);
2564
2565         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
2566
2567         return nr_reclaimed;
2568 }
2569 #endif
2570
2571 static void age_active_anon(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2572 {
2573         struct mem_cgroup *memcg;
2574
2575         if (!total_swap_pages)
2576                 return;
2577
2578         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
2579         do {
2580                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, memcg);
2581
2582                 if (inactive_anon_is_low(lruvec))
2583                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2584                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2585
2586                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
2587         } while (memcg);
2588 }
2589
2590 static bool zone_balanced(struct zone *zone, int order,
2591                           unsigned long balance_gap, int classzone_idx)
2592 {
2593         if (!zone_watermark_ok_safe(zone, order, high_wmark_pages(zone) +
2594                                     balance_gap, classzone_idx, 0))
2595                 return false;
2596
2597         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2598             !compaction_suitable(zone, order))
2599                 return false;
2600
2601         return true;
2602 }
2603
2604 /*
2605  * pgdat_balanced() is used when checking if a node is balanced.
2606  *
2607  * For order-0, all zones must be balanced!
2608  *
2609  * For high-order allocations only zones that meet watermarks and are in a
2610  * zone allowed by the callers classzone_idx are added to balanced_pages. The
2611  * total of balanced pages must be at least 25% of the zones allowed by
2612  * classzone_idx for the node to be considered balanced. Forcing all zones to
2613  * be balanced for high orders can cause excessive reclaim when there are
2614  * imbalanced zones.
2615  * The choice of 25% is due to
2616  *   o a 16M DMA zone that is balanced will not balance a zone on any
2617  *     reasonable sized machine
2618  *   o On all other machines, the top zone must be at least a reasonable
2619  *     percentage of the middle zones. For example, on 32-bit x86, highmem
2620  *     would need to be at least 256M for it to be balance a whole node.
2621  *     Similarly, on x86-64 the Normal zone would need to be at least 1G
2622  *     to balance a node on its own. These seemed like reasonable ratios.
2623  */
2624 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2625 {
2626         unsigned long managed_pages = 0;
2627         unsigned long balanced_pages = 0;
2628         int i;
2629
2630         /* Check the watermark levels */
2631         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
2632                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2633
2634                 if (!populated_zone(zone))
2635                         continue;
2636
2637                 managed_pages += zone->managed_pages;
2638
2639                 /*
2640                  * A special case here:
2641                  *
2642                  * balance_pgdat() skips over all_unreclaimable after
2643                  * DEF_PRIORITY. Effectively, it considers them balanced so
2644                  * they must be considered balanced here as well!
2645                  */
2646                 if (zone->all_unreclaimable) {
2647                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2648                         continue;
2649                 }
2650
2651                 if (zone_balanced(zone, order, 0, i))
2652                         balanced_pages += zone->managed_pages;
2653                 else if (!order)
2654                         return false;
2655         }
2656
2657         if (order)
2658                 return balanced_pages >= (managed_pages >> 2);
2659         else
2660                 return true;
2661 }
2662
2663 /*
2664  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
2665  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
2666  *
2667  * Returns true if kswapd is ready to sleep
2668  */
2669 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, long remaining,
2670                                         int classzone_idx)
2671 {
2672         /* If a direct reclaimer woke kswapd within HZ/10, it's premature */
2673         if (remaining)
2674                 return false;
2675
2676         /*
2677          * There is a potential race between when kswapd checks its watermarks
2678          * and a process gets throttled. There is also a potential race if
2679          * processes get throttled, kswapd wakes, a large process exits therby
2680          * balancing the zones that causes kswapd to miss a wakeup. If kswapd
2681          * is going to sleep, no process should be sleeping on pfmemalloc_wait
2682          * so wake them now if necessary. If necessary, processes will wake
2683          * kswapd and get throttled again
2684          */
2685         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait)) {
2686                 wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2687                 return false;
2688         }
2689
2690         return pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx);
2691 }
2692
2693 /*
2694  * For kswapd, balance_pgdat() will work across all this node's zones until
2695  * they are all at high_wmark_pages(zone).
2696  *
2697  * Returns the final order kswapd was reclaiming at
2698  *
2699  * There is special handling here for zones which are full of pinned pages.
2700  * This can happen if the pages are all mlocked, or if they are all used by
2701  * device drivers (say, ZONE_DMA).  Or if they are all in use by hugetlb.
2702  * What we do is to detect the case where all pages in the zone have been
2703  * scanned twice and there has been zero successful reclaim.  Mark the zone as
2704  * dead and from now on, only perform a short scan.  Basically we're polling
2705  * the zone for when the problem goes away.
2706  *
2707  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
2708  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
2709  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), we scan that zone and the
2710  * lower zones regardless of the number of free pages in the lower zones. This
2711  * interoperates with the page allocator fallback scheme to ensure that aging
2712  * of pages is balanced across the zones.
2713  */
2714 static unsigned long balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order,
2715                                                         int *classzone_idx)
2716 {
2717         bool pgdat_is_balanced = false;
2718         int i;
2719         int end_zone = 0;       /* Inclusive.  0 = ZONE_DMA */
2720         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2721         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2722         unsigned long nr_soft_scanned;
2723         struct scan_control sc = {
2724                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2725                 .may_unmap = 1,
2726                 .may_swap = 1,
2727                 /*
2728                  * kswapd doesn't want to be bailed out while reclaim. because
2729                  * we want to put equal scanning pressure on each zone.
2730                  */
2731                 .nr_to_reclaim = ULONG_MAX,
2732                 .order = order,
2733                 .target_mem_cgroup = NULL,
2734         };
2735         struct shrink_control shrink = {
2736                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
2737         };
2738 loop_again:
2739         sc.priority = DEF_PRIORITY;
2740         sc.nr_reclaimed = 0;
2741         sc.may_writepage = !laptop_mode;
2742         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
2743
2744         do {
2745                 unsigned long lru_pages = 0;
2746
2747                 /*
2748                  * Scan in the highmem->dma direction for the highest
2749                  * zone which needs scanning
2750                  */
2751                 for (i = pgdat->nr_zones - 1; i >= 0; i--) {
2752                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2753
2754                         if (!populated_zone(zone))
2755                                 continue;
2756
2757                         if (zone->all_unreclaimable &&
2758                             sc.priority != DEF_PRIORITY)
2759                                 continue;
2760
2761                         /*
2762                          * Do some background aging of the anon list, to give
2763                          * pages a chance to be referenced before reclaiming.
2764                          */
2765                         age_active_anon(zone, &sc);
2766
2767                         /*
2768                          * If the number of buffer_heads in the machine
2769                          * exceeds the maximum allowed level and this node
2770                          * has a highmem zone, force kswapd to reclaim from
2771                          * it to relieve lowmem pressure.
2772                          */
2773                         if (buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) {
2774                                 end_zone = i;
2775                                 break;
2776                         }
2777
2778                         if (!zone_balanced(zone, order, 0, 0)) {
2779                                 end_zone = i;
2780                                 break;
2781                         } else {
2782                                 /* If balanced, clear the congested flag */
2783                                 zone_clear_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
2784                         }
2785                 }
2786
2787                 if (i < 0) {
2788                         pgdat_is_balanced = true;
2789                         goto out;
2790                 }
2791
2792                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
2793                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2794
2795                         lru_pages += zone_reclaimable_pages(zone);
2796                 }
2797
2798                 /*
2799                  * Now scan the zone in the dma->highmem direction, stopping
2800                  * at the last zone which needs scanning.
2801                  *
2802                  * We do this because the page allocator works in the opposite
2803                  * direction.  This prevents the page allocator from allocating
2804                  * pages behind kswapd's direction of progress, which would
2805                  * cause too much scanning of the lower zones.
2806                  */
2807                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
2808                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2809                         int nr_slab, testorder;
2810                         unsigned long balance_gap;
2811
2812                         if (!populated_zone(zone))
2813                                 continue;
2814
2815                         if (zone->all_unreclaimable &&
2816                             sc.priority != DEF_PRIORITY)
2817                                 continue;
2818
2819                         sc.nr_scanned = 0;
2820
2821                         nr_soft_scanned = 0;
2822                         /*
2823                          * Call soft limit reclaim before calling shrink_zone.
2824                          */
2825                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone,
2826                                                         order, sc.gfp_mask,
2827                                                         &nr_soft_scanned);
2828                         sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2829
2830                         /*
2831                          * We put equal pressure on every zone, unless
2832                          * one zone has way too many pages free
2833                          * already. The "too many pages" is defined
2834                          * as the high wmark plus a "gap" where the
2835                          * gap is either the low watermark or 1%
2836                          * of the zone, whichever is smaller.
2837                          */
2838                         balance_gap = min(low_wmark_pages(zone),
2839                                 (zone->managed_pages +
2840                                         KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO-1) /
2841                                 KSWAPD_ZONE_BALANCE_GAP_RATIO);
2842                         /*
2843                          * Kswapd reclaims only single pages with compaction
2844                          * enabled. Trying too hard to reclaim until contiguous
2845                          * free pages have become available can hurt performance
2846                          * by evicting too much useful data from memory.
2847                          * Do not reclaim more than needed for compaction.
2848                          */
2849                         testorder = order;
2850                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && order &&
2851                                         compaction_suitable(zone, order) !=
2852                                                 COMPACT_SKIPPED)
2853                                 testorder = 0;
2854
2855                         if ((buffer_heads_over_limit && is_highmem_idx(i)) ||
2856                             !zone_balanced(zone, testorder,
2857                                            balance_gap, end_zone)) {
2858                                 shrink_zone(zone, &sc);
2859
2860                                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2861                                 nr_slab = shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages);
2862                                 sc.nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2863
2864                                 if (nr_slab == 0 && !zone_reclaimable(zone))
2865                                         zone->all_unreclaimable = 1;
2866                         }
2867
2868                         /*
2869                          * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2870                          * writepage even in laptop mode.
2871                          */
2872                         if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
2873                                 sc.may_writepage = 1;
2874
2875                         if (zone->all_unreclaimable) {
2876                                 if (end_zone && end_zone == i)
2877                                         end_zone--;
2878                                 continue;
2879                         }
2880
2881                         if (zone_balanced(zone, testorder, 0, end_zone))
2882                                 /*
2883                                  * If a zone reaches its high watermark,
2884                                  * consider it to be no longer congested. It's
2885                                  * possible there are dirty pages backed by
2886                                  * congested BDIs but as pressure is relieved,
2887                                  * speculatively avoid congestion waits
2888                                  */
2889                                 zone_clear_flag(zone, ZONE_CONGESTED);
2890                 }
2891
2892                 /*
2893                  * If the low watermark is met there is no need for processes
2894                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
2895                  * able to safely make forward progress. Wake them
2896                  */
2897                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
2898                                 pfmemalloc_watermark_ok(pgdat))
2899                         wake_up(&pgdat->pfmemalloc_wait);
2900
2901                 if (pgdat_balanced(pgdat, order, *classzone_idx)) {
2902                         pgdat_is_balanced = true;
2903                         break;          /* kswapd: all done */
2904                 }
2905
2906                 /*
2907                  * We do this so kswapd doesn't build up large priorities for
2908                  * example when it is freeing in parallel with allocators. It
2909                  * matches the direct reclaim path behaviour in terms of impact
2910                  * on zone->*_priority.
2911                  */
2912                 if (sc.nr_reclaimed >= SWAP_CLUSTER_MAX)
2913                         break;
2914         } while (--sc.priority >= 0);
2915
2916 out:
2917         if (!pgdat_is_balanced) {
2918                 cond_resched();
2919
2920                 try_to_freeze();
2921
2922                 /*
2923                  * Fragmentation may mean that the system cannot be
2924                  * rebalanced for high-order allocations in all zones.
2925                  * At this point, if nr_reclaimed < SWAP_CLUSTER_MAX,
2926                  * it means the zones have been fully scanned and are still
2927                  * not balanced. For high-order allocations, there is
2928                  * little point trying all over again as kswapd may
2929                  * infinite loop.
2930                  *
2931                  * Instead, recheck all watermarks at order-0 as they
2932                  * are the most important. If watermarks are ok, kswapd will go
2933                  * back to sleep. High-order users can still perform direct
2934                  * reclaim if they wish.
2935                  */
2936                 if (sc.nr_reclaimed < SWAP_CLUSTER_MAX)
2937                         order = sc.order = 0;
2938
2939                 goto loop_again;
2940         }
2941
2942         /*
2943          * If kswapd was reclaiming at a higher order, it has the option of
2944          * sleeping without all zones being balanced. Before it does, it must
2945          * ensure that the watermarks for order-0 on *all* zones are met and
2946          * that the congestion flags are cleared. The congestion flag must
2947          * be cleared as kswapd is the only mechanism that clears the flag
2948          * and it is potentially going to sleep here.
2949          */
2950         if (order) {
2951                 int zones_need_compaction = 1;
2952
2953                 for (i = 0; i <= end_zone; i++) {
2954                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2955
2956                         if (!populated_zone(zone))
2957                                 continue;
2958
2959                         /* Check if the memory needs to be defragmented. */
2960                         if (zone_watermark_ok(zone, order,
2961                                     low_wmark_pages(zone), *classzone_idx, 0))
2962                                 zones_need_compaction = 0;
2963                 }
2964
2965                 if (zones_need_compaction)
2966                         compact_pgdat(pgdat, order);
2967         }
2968
2969         /*
2970          * Return the order we were reclaiming at so prepare_kswapd_sleep()
2971          * makes a decision on the order we were last reclaiming at. However,
2972          * if another caller entered the allocator slow path while kswapd
2973          * was awake, order will remain at the higher level
2974          */
2975         *classzone_idx = end_zone;
2976         return order;
2977 }
2978
2979 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
2980 {
2981         long remaining = 0;
2982         DEFINE_WAIT(wait);
2983
2984         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
2985                 return;
2986
2987         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
2988
2989         /* Try to sleep for a short interval */
2990         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
2991                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
2992                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
2993                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
2994         }
2995
2996         /*
2997          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
2998          * go fully to sleep until explicitly woken up.
2999          */
3000         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, order, remaining, classzone_idx)) {
3001                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3002
3003                 /*
3004                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3005                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3006                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3007                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3008                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3009                  * them before going back to sleep.
3010                  */
3011                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3012
3013                 /*
3014                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3015                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3016                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3017                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3018                  */
3019                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3020
3021                 if (!kthread_should_stop())
3022                         schedule();
3023
3024                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3025         } else {
3026                 if (remaining)
3027                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3028                 else
3029                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3030         }
3031         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3032 }
3033
3034 /*
3035  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3036  * from the init process.
3037  *
3038  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3039  * free memory available even if there is no other activity
3040  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3041  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3042  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3043  *
3044  * If there are applications that are active memory-allocators
3045  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3046  */
3047 static int kswapd(void *p)
3048 {
3049         unsigned long order, new_order;
3050         unsigned balanced_order;
3051         int classzone_idx, new_classzone_idx;
3052         int balanced_classzone_idx;
3053         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3054         struct task_struct *tsk = current;
3055
3056         struct reclaim_state reclaim_state = {
3057                 .reclaimed_slab = 0,
3058         };
3059         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3060
3061         lockdep_set_current_reclaim_state(GFP_KERNEL);
3062
3063         if (!cpumask_empty(cpumask))
3064                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3065         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3066
3067         /*
3068          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3069          * and that if we need more memory we should get access to it
3070          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3071          * never get caught in the normal page freeing logic.
3072          *
3073          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3074          * you need a small amount of memory in order to be able to
3075          * page out something else, and this flag essentially protects
3076          * us from recursively trying to free more memory as we're
3077          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3078          */
3079         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3080         set_freezable();
3081
3082         order = new_order = 0;
3083         balanced_order = 0;
3084         classzone_idx = new_classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3085         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3086         for ( ; ; ) {
3087                 bool ret;
3088
3089                 /*
3090                  * If the last balance_pgdat was unsuccessful it's unlikely a
3091                  * new request of a similar or harder type will succeed soon
3092                  * so consider going to sleep on the basis we reclaimed at
3093                  */
3094                 if (balanced_classzone_idx >= new_classzone_idx &&
3095                                         balanced_order == new_order) {
3096                         new_order = pgdat->kswapd_max_order;
3097                         new_classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3098                         pgdat->kswapd_max_order =  0;
3099                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3100                 }
3101
3102                 if (order < new_order || classzone_idx > new_classzone_idx) {
3103                         /*
3104                          * Don't sleep if someone wants a larger 'order'
3105                          * allocation or has tigher zone constraints
3106                          */
3107                         order = new_order;
3108                         classzone_idx = new_classzone_idx;
3109                 } else {
3110                         kswapd_try_to_sleep(pgdat, balanced_order,
3111                                                 balanced_classzone_idx);
3112                         order = pgdat->kswapd_max_order;
3113                         classzone_idx = pgdat->classzone_idx;
3114                         new_order = order;
3115                         new_classzone_idx = classzone_idx;
3116                         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3117                         pgdat->classzone_idx = pgdat->nr_zones - 1;
3118                 }
3119
3120                 ret = try_to_freeze();
3121                 if (kthread_should_stop())
3122                         break;
3123
3124                 /*
3125                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3126                  * after returning from the refrigerator
3127                  */
3128                 if (!ret) {
3129                         trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, order);
3130                         balanced_classzone_idx = classzone_idx;
3131                         balanced_order = balance_pgdat(pgdat, order,
3132                                                 &balanced_classzone_idx);
3133                 }
3134         }
3135
3136         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3137         current->reclaim_state = NULL;
3138         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3139
3140         return 0;
3141 }
3142
3143 /*
3144  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3145  */
3146 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3147 {
3148         pg_data_t *pgdat;
3149
3150         if (!populated_zone(zone))
3151                 return;
3152
3153         if (!cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, GFP_KERNEL))
3154                 return;
3155         pgdat = zone->zone_pgdat;
3156         if (pgdat->kswapd_max_order < order) {
3157                 pgdat->kswapd_max_order = order;
3158                 pgdat->classzone_idx = min(pgdat->classzone_idx, classzone_idx);
3159         }
3160         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3161                 return;
3162         if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0, 0))
3163                 return;
3164
3165         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, zone_idx(zone), order);
3166         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3167 }
3168
3169 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3170 /*
3171  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3172  * freed pages.
3173  *
3174  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3175  * LRU order by reclaiming preferentially
3176  * inactive > active > active referenced > active mapped
3177  */
3178 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3179 {
3180         struct reclaim_state reclaim_state;
3181         struct scan_control sc = {
3182                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3183                 .may_swap = 1,
3184                 .may_unmap = 1,
3185                 .may_writepage = 1,
3186                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3187                 .hibernation_mode = 1,
3188                 .order = 0,
3189                 .priority = DEF_PRIORITY,
3190         };
3191         struct shrink_control shrink = {
3192                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3193         };
3194         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3195         struct task_struct *p = current;
3196         unsigned long nr_reclaimed;
3197
3198         p->flags |= PF_MEMALLOC;
3199         lockdep_set_current_reclaim_state(sc.gfp_mask);
3200         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3201         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3202
3203         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc, &shrink);
3204
3205         p->reclaim_state = NULL;
3206         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3207         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3208
3209         return nr_reclaimed;
3210 }
3211 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3212
3213 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3214    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3215    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3216    restore their cpu bindings. */
3217 static int cpu_callback(struct notifier_block *nfb, unsigned long action,
3218                         void *hcpu)
3219 {
3220         int nid;
3221
3222         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN) {
3223                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3224                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3225                         const struct cpumask *mask;
3226
3227                         mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3228
3229                         if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3230                                 /* One of our CPUs online: restore mask */
3231                                 set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3232                 }
3233         }
3234         return NOTIFY_OK;
3235 }
3236
3237 /*
3238  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3239  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3240  */
3241 int kswapd_run(int nid)
3242 {
3243         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3244         int ret = 0;
3245
3246         if (pgdat->kswapd)
3247                 return 0;
3248
3249         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3250         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3251                 /* failure at boot is fatal */
3252                 BUG_ON(system_state == SYSTEM_BOOTING);
3253                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3254                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3255                 pgdat->kswapd = NULL;
3256         }
3257         return ret;
3258 }
3259
3260 /*
3261  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3262  * hold lock_memory_hotplug().
3263  */
3264 void kswapd_stop(int nid)
3265 {
3266         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3267
3268         if (kswapd) {
3269                 kthread_stop(kswapd);
3270                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3271         }
3272 }
3273
3274 static int __init kswapd_init(void)
3275 {
3276         int nid;
3277
3278         swap_setup();
3279         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3280                 kswapd_run(nid);
3281         hotcpu_notifier(cpu_callback, 0);
3282         return 0;
3283 }
3284
3285 module_init(kswapd_init)
3286
3287 #ifdef CONFIG_NUMA
3288 /*
3289  * Zone reclaim mode
3290  *
3291  * If non-zero call zone_reclaim when the number of free pages falls below
3292  * the watermarks.
3293  */
3294 int zone_reclaim_mode __read_mostly;
3295
3296 #define RECLAIM_OFF 0
3297 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3298 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3299 #define RECLAIM_SWAP (1<<2)     /* Swap pages out during reclaim */
3300
3301 /*
3302  * Priority for ZONE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3303  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3304  * a zone.
3305  */
3306 #define ZONE_RECLAIM_PRIORITY 4
3307
3308 /*
3309  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for zone_reclaim to
3310  * occur.
3311  */
3312 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3313
3314 /*
3315  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3316  * slab reclaim needs to occur.
3317  */
3318 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3319
3320 static inline unsigned long zone_unmapped_file_pages(struct zone *zone)
3321 {
3322         unsigned long file_mapped = zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED);
3323         unsigned long file_lru = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
3324                 zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE);
3325
3326         /*
3327          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3328          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3329          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3330          */
3331         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3332 }
3333
3334 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3335 static long zone_pagecache_reclaimable(struct zone *zone)
3336 {
3337         long nr_pagecache_reclaimable;
3338         long delta = 0;
3339
3340         /*
3341          * If RECLAIM_SWAP is set, then all file pages are considered
3342          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3343          * pages like swapcache and zone_unmapped_file_pages() provides
3344          * a better estimate
3345          */
3346         if (zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP)
3347                 nr_pagecache_reclaimable = zone_page_state(zone, NR_FILE_PAGES);
3348         else
3349                 nr_pagecache_reclaimable = zone_unmapped_file_pages(zone);
3350
3351         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3352         if (!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3353                 delta += zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY);
3354
3355         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3356         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3357                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3358
3359         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3360 }
3361
3362 /*
3363  * Try to free up some pages from this zone through reclaim.
3364  */
3365 static int __zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3366 {
3367         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3368         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3369         struct task_struct *p = current;
3370         struct reclaim_state reclaim_state;
3371         struct scan_control sc = {
3372                 .may_writepage = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3373                 .may_unmap = !!(zone_reclaim_mode & RECLAIM_SWAP),
3374                 .may_swap = 1,
3375                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3376                 .gfp_mask = (gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask)),
3377                 .order = order,
3378                 .priority = ZONE_RECLAIM_PRIORITY,
3379         };
3380         struct shrink_control shrink = {
3381                 .gfp_mask = sc.gfp_mask,
3382         };
3383         unsigned long nr_slab_pages0, nr_slab_pages1;
3384
3385         cond_resched();
3386         /*
3387          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_SWAP
3388          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3389          * and RECLAIM_SWAP.
3390          */
3391         p->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE;
3392         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3393         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3394         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3395
3396         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) > zone->min_unmapped_pages) {
3397                 /*
3398                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3399                  * priorities until we have enough memory freed.
3400                  */
3401                 do {
3402                         shrink_zone(zone, &sc);
3403                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3404         }
3405
3406         nr_slab_pages0 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3407         if (nr_slab_pages0 > zone->min_slab_pages) {
3408                 /*
3409                  * shrink_slab() does not currently allow us to determine how
3410                  * many pages were freed in this zone. So we take the current
3411                  * number of slab pages and shake the slab until it is reduced
3412                  * by the same nr_pages that we used for reclaiming unmapped
3413                  * pages.
3414                  *
3415                  * Note that shrink_slab will free memory on all zones and may
3416                  * take a long time.
3417                  */
3418                 for (;;) {
3419                         unsigned long lru_pages = zone_reclaimable_pages(zone);
3420
3421                         /* No reclaimable slab or very low memory pressure */
3422                         if (!shrink_slab(&shrink, sc.nr_scanned, lru_pages))
3423                                 break;
3424
3425                         /* Freed enough memory */
3426                         nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone,
3427                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3428                         if (nr_slab_pages1 + nr_pages <= nr_slab_pages0)
3429                                 break;
3430                 }
3431
3432                 /*
3433                  * Update nr_reclaimed by the number of slab pages we
3434                  * reclaimed from this zone.
3435                  */
3436                 nr_slab_pages1 = zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE);
3437                 if (nr_slab_pages1 < nr_slab_pages0)
3438                         sc.nr_reclaimed += nr_slab_pages0 - nr_slab_pages1;
3439         }
3440
3441         p->reclaim_state = NULL;
3442         current->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE);
3443         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3444         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3445 }
3446
3447 int zone_reclaim(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3448 {
3449         int node_id;
3450         int ret;
3451
3452         /*
3453          * Zone reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3454          * slab pages if we are over the defined limits.
3455          *
3456          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3457          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3458          * thrown out if the zone is overallocated. So we do not reclaim
3459          * if less than a specified percentage of the zone is used by
3460          * unmapped file backed pages.
3461          */
3462         if (zone_pagecache_reclaimable(zone) <= zone->min_unmapped_pages &&
3463             zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= zone->min_slab_pages)
3464                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3465
3466         if (zone->all_unreclaimable)
3467                 return ZONE_RECLAIM_FULL;
3468
3469         /*
3470          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3471          */
3472         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3473                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3474
3475         /*
3476          * Only run zone reclaim on the local zone or on zones that do not
3477          * have associated processors. This will favor the local processor
3478          * over remote processors and spread off node memory allocations
3479          * as wide as possible.
3480          */
3481         node_id = zone_to_nid(zone);
3482         if (node_state(node_id, N_CPU) && node_id != numa_node_id())
3483                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3484
3485         if (zone_test_and_set_flag(zone, ZONE_RECLAIM_LOCKED))
3486                 return ZONE_RECLAIM_NOSCAN;
3487
3488         ret = __zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3489         zone_clear_flag(zone, ZONE_RECLAIM_LOCKED);
3490
3491         if (!ret)
3492                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3493
3494         return ret;
3495 }
3496 #endif
3497
3498 /*
3499  * page_evictable - test whether a page is evictable
3500  * @page: the page to test
3501  *
3502  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3503  * lists vs unevictable list.
3504  *
3505  * Reasons page might not be evictable:
3506  * (1) page's mapping marked unevictable
3507  * (2) page is part of an mlocked VMA
3508  *
3509  */
3510 int page_evictable(struct page *page)
3511 {
3512         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3513 }
3514
3515 #ifdef CONFIG_SHMEM
3516 /**
3517  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3518  * @pages:      array of pages to check
3519  * @nr_pages:   number of pages to check
3520  *
3521  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3522  *
3523  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3524  */
3525 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3526 {
3527         struct lruvec *lruvec;
3528         struct zone *zone = NULL;
3529         int pgscanned = 0;
3530         int pgrescued = 0;
3531         int i;
3532
3533         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3534                 struct page *page = pages[i];
3535                 struct zone *pagezone;
3536
3537                 pgscanned++;
3538                 pagezone = page_zone(page);
3539                 if (pagezone != zone) {
3540                         if (zone)
3541                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3542                         zone = pagezone;
3543                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
3544                 }
3545                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
3546
3547                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3548                         continue;
3549
3550                 if (page_evictable(page)) {
3551                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3552
3553                         VM_BUG_ON(PageActive(page));
3554                         ClearPageUnevictable(page);
3555                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3556                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3557                         pgrescued++;
3558                 }
3559         }
3560
3561         if (zone) {
3562                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3563                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3564                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
3565         }
3566 }
3567 #endif /* CONFIG_SHMEM */
3568
3569 static void warn_scan_unevictable_pages(void)
3570 {
3571         printk_once(KERN_WARNING
3572                     "%s: The scan_unevictable_pages sysctl/node-interface has been "
3573                     "disabled for lack of a legitimate use case.  If you have "
3574                     "one, please send an email to linux-mm@kvack.org.\n",
3575                     current->comm);
3576 }
3577
3578 /*
3579  * scan_unevictable_pages [vm] sysctl handler.  On demand re-scan of
3580  * all nodes' unevictable lists for evictable pages
3581  */
3582 unsigned long scan_unevictable_pages;
3583
3584 int scan_unevictable_handler(struct ctl_table *table, int write,
3585                            void __user *buffer,
3586                            size_t *length, loff_t *ppos)
3587 {
3588         warn_scan_unevictable_pages();
3589         proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3590         scan_unevictable_pages = 0;
3591         return 0;
3592 }
3593
3594 #ifdef CONFIG_NUMA
3595 /*
3596  * per node 'scan_unevictable_pages' attribute.  On demand re-scan of
3597  * a specified node's per zone unevictable lists for evictable pages.
3598  */
3599
3600 static ssize_t read_scan_unevictable_node(struct device *dev,
3601                                           struct device_attribute *attr,
3602                                           char *buf)
3603 {
3604         warn_scan_unevictable_pages();
3605         return sprintf(buf, "0\n");     /* always zero; should fit... */
3606 }
3607
3608 static ssize_t write_scan_unevictable_node(struct device *dev,
3609                                            struct device_attribute *attr,
3610                                         const char *buf, size_t count)
3611 {
3612         warn_scan_unevictable_pages();
3613         return 1;
3614 }
3615
3616
3617 static DEVICE_ATTR(scan_unevictable_pages, S_IRUGO | S_IWUSR,
3618                         read_scan_unevictable_node,
3619                         write_scan_unevictable_node);
3620
3621 int scan_unevictable_register_node(struct node *node)
3622 {
3623         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_scan_unevictable_pages);
3624 }
3625
3626 void scan_unevictable_unregister_node(struct node *node)
3627 {
3628         device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_scan_unevictable_pages);
3629 }
3630 #endif