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[linux.git] / drivers / virtio / virtio_mem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Virtio-mem device driver.
4  *
5  * Copyright Red Hat, Inc. 2020
6  *
7  * Author(s): David Hildenbrand <david@redhat.com>
8  */
9
10 #include <linux/virtio.h>
11 #include <linux/virtio_mem.h>
12 #include <linux/workqueue.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/memory_hotplug.h>
17 #include <linux/memory.h>
18 #include <linux/hrtimer.h>
19 #include <linux/crash_dump.h>
20 #include <linux/mutex.h>
21 #include <linux/bitmap.h>
22 #include <linux/lockdep.h>
23 #include <linux/log2.h>
24
25 #include <acpi/acpi_numa.h>
26
27 static bool unplug_online = true;
28 module_param(unplug_online, bool, 0644);
29 MODULE_PARM_DESC(unplug_online, "Try to unplug online memory");
30
31 static bool force_bbm;
32 module_param(force_bbm, bool, 0444);
33 MODULE_PARM_DESC(force_bbm,
34                 "Force Big Block Mode. Default is 0 (auto-selection)");
35
36 static unsigned long bbm_block_size;
37 module_param(bbm_block_size, ulong, 0444);
38 MODULE_PARM_DESC(bbm_block_size,
39                  "Big Block size in bytes. Default is 0 (auto-detection).");
40
41 /*
42  * virtio-mem currently supports the following modes of operation:
43  *
44  * * Sub Block Mode (SBM): A Linux memory block spans 2..X subblocks (SB). The
45  *   size of a Sub Block (SB) is determined based on the device block size, the
46  *   pageblock size, and the maximum allocation granularity of the buddy.
47  *   Subblocks within a Linux memory block might either be plugged or unplugged.
48  *   Memory is added/removed to Linux MM in Linux memory block granularity.
49  *
50  * * Big Block Mode (BBM): A Big Block (BB) spans 1..X Linux memory blocks.
51  *   Memory is added/removed to Linux MM in Big Block granularity.
52  *
53  * The mode is determined automatically based on the Linux memory block size
54  * and the device block size.
55  *
56  * User space / core MM (auto onlining) is responsible for onlining added
57  * Linux memory blocks - and for selecting a zone. Linux Memory Blocks are
58  * always onlined separately, and all memory within a Linux memory block is
59  * onlined to the same zone - virtio-mem relies on this behavior.
60  */
61
62 /*
63  * State of a Linux memory block in SBM.
64  */
65 enum virtio_mem_sbm_mb_state {
66         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
67         VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED = 0,
68         /* (Partially) plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
69         VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED,
70         /* Fully plugged, fully added to Linux, offline. */
71         VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
72         /* Partially plugged, fully added to Linux, offline. */
73         VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
74         /* Fully plugged, fully added to Linux, onlined to a kernel zone. */
75         VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
76         /* Partially plugged, fully added to Linux, online to a kernel zone */
77         VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
78         /* Fully plugged, fully added to Linux, onlined to ZONE_MOVABLE. */
79         VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
80         /* Partially plugged, fully added to Linux, onlined to ZONE_MOVABLE. */
81         VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
82         VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT
83 };
84
85 /*
86  * State of a Big Block (BB) in BBM, covering 1..X Linux memory blocks.
87  */
88 enum virtio_mem_bbm_bb_state {
89         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
90         VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED = 0,
91         /* Plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
92         VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED,
93         /* Plugged and added to Linux. */
94         VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED,
95         /* All online parts are fake-offline, ready to remove. */
96         VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE,
97         VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT
98 };
99
100 struct virtio_mem {
101         struct virtio_device *vdev;
102
103         /* We might first have to unplug all memory when starting up. */
104         bool unplug_all_required;
105
106         /* Workqueue that processes the plug/unplug requests. */
107         struct work_struct wq;
108         atomic_t wq_active;
109         atomic_t config_changed;
110
111         /* Virtqueue for guest->host requests. */
112         struct virtqueue *vq;
113
114         /* Wait for a host response to a guest request. */
115         wait_queue_head_t host_resp;
116
117         /* Space for one guest request and the host response. */
118         struct virtio_mem_req req;
119         struct virtio_mem_resp resp;
120
121         /* The current size of the device. */
122         uint64_t plugged_size;
123         /* The requested size of the device. */
124         uint64_t requested_size;
125
126         /* The device block size (for communicating with the device). */
127         uint64_t device_block_size;
128         /* The determined node id for all memory of the device. */
129         int nid;
130         /* Physical start address of the memory region. */
131         uint64_t addr;
132         /* Maximum region size in bytes. */
133         uint64_t region_size;
134
135         /* The parent resource for all memory added via this device. */
136         struct resource *parent_resource;
137         /*
138          * Copy of "System RAM (virtio_mem)" to be used for
139          * add_memory_driver_managed().
140          */
141         const char *resource_name;
142         /* Memory group identification. */
143         int mgid;
144
145         /*
146          * We don't want to add too much memory if it's not getting onlined,
147          * to avoid running OOM. Besides this threshold, we allow to have at
148          * least two offline blocks at a time (whatever is bigger).
149          */
150 #define VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD            (1024 * 1024 * 1024)
151         atomic64_t offline_size;
152         uint64_t offline_threshold;
153
154         /* If set, the driver is in SBM, otherwise in BBM. */
155         bool in_sbm;
156
157         union {
158                 struct {
159                         /* Id of the first memory block of this device. */
160                         unsigned long first_mb_id;
161                         /* Id of the last usable memory block of this device. */
162                         unsigned long last_usable_mb_id;
163                         /* Id of the next memory bock to prepare when needed. */
164                         unsigned long next_mb_id;
165
166                         /* The subblock size. */
167                         uint64_t sb_size;
168                         /* The number of subblocks per Linux memory block. */
169                         uint32_t sbs_per_mb;
170
171                         /*
172                          * Some of the Linux memory blocks tracked as "partially
173                          * plugged" are completely unplugged and can be offlined
174                          * and removed -- which previously failed.
175                          */
176                         bool have_unplugged_mb;
177
178                         /* Summary of all memory block states. */
179                         unsigned long mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT];
180
181                         /*
182                          * One byte state per memory block. Allocated via
183                          * vmalloc(). Resized (alloc+copy+free) on demand.
184                          *
185                          * With 128 MiB memory blocks, we have states for 512
186                          * GiB of memory in one 4 KiB page.
187                          */
188                         uint8_t *mb_states;
189
190                         /*
191                          * Bitmap: one bit per subblock. Allocated similar to
192                          * sbm.mb_states.
193                          *
194                          * A set bit means the corresponding subblock is
195                          * plugged, otherwise it's unblocked.
196                          *
197                          * With 4 MiB subblocks, we manage 128 GiB of memory
198                          * in one 4 KiB page.
199                          */
200                         unsigned long *sb_states;
201                 } sbm;
202
203                 struct {
204                         /* Id of the first big block of this device. */
205                         unsigned long first_bb_id;
206                         /* Id of the last usable big block of this device. */
207                         unsigned long last_usable_bb_id;
208                         /* Id of the next device bock to prepare when needed. */
209                         unsigned long next_bb_id;
210
211                         /* Summary of all big block states. */
212                         unsigned long bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT];
213
214                         /* One byte state per big block. See sbm.mb_states. */
215                         uint8_t *bb_states;
216
217                         /* The block size used for plugging/adding/removing. */
218                         uint64_t bb_size;
219                 } bbm;
220         };
221
222         /*
223          * Mutex that protects the sbm.mb_count, sbm.mb_states,
224          * sbm.sb_states, bbm.bb_count, and bbm.bb_states
225          *
226          * When this lock is held the pointers can't change, ONLINE and
227          * OFFLINE blocks can't change the state and no subblocks will get
228          * plugged/unplugged.
229          *
230          * In kdump mode, used to serialize requests, last_block_addr and
231          * last_block_plugged.
232          */
233         struct mutex hotplug_mutex;
234         bool hotplug_active;
235
236         /* An error occurred we cannot handle - stop processing requests. */
237         bool broken;
238
239         /* Cached valued of is_kdump_kernel() when the device was probed. */
240         bool in_kdump;
241
242         /* The driver is being removed. */
243         spinlock_t removal_lock;
244         bool removing;
245
246         /* Timer for retrying to plug/unplug memory. */
247         struct hrtimer retry_timer;
248         unsigned int retry_timer_ms;
249 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS           50000
250 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS           300000
251
252         /* Memory notifier (online/offline events). */
253         struct notifier_block memory_notifier;
254
255 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
256         /* vmcore callback for /proc/vmcore handling in kdump mode */
257         struct vmcore_cb vmcore_cb;
258         uint64_t last_block_addr;
259         bool last_block_plugged;
260 #endif /* CONFIG_PROC_VMCORE */
261
262         /* Next device in the list of virtio-mem devices. */
263         struct list_head next;
264 };
265
266 /*
267  * We have to share a single online_page callback among all virtio-mem
268  * devices. We use RCU to iterate the list in the callback.
269  */
270 static DEFINE_MUTEX(virtio_mem_mutex);
271 static LIST_HEAD(virtio_mem_devices);
272
273 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order);
274 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
275                                                   unsigned long nr_pages);
276 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
277                                                    unsigned long nr_pages);
278 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm);
279 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm);
280 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm);
281
282 /*
283  * Register a virtio-mem device so it will be considered for the online_page
284  * callback.
285  */
286 static int register_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
287 {
288         int rc = 0;
289
290         /* First device registers the callback. */
291         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
292         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
293                 rc = set_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
294         if (!rc)
295                 list_add_rcu(&vm->next, &virtio_mem_devices);
296         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
297
298         return rc;
299 }
300
301 /*
302  * Unregister a virtio-mem device so it will no longer be considered for the
303  * online_page callback.
304  */
305 static void unregister_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
306 {
307         /* Last device unregisters the callback. */
308         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
309         list_del_rcu(&vm->next);
310         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
311                 restore_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
312         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
313
314         synchronize_rcu();
315 }
316
317 /*
318  * Calculate the memory block id of a given address.
319  */
320 static unsigned long virtio_mem_phys_to_mb_id(unsigned long addr)
321 {
322         return addr / memory_block_size_bytes();
323 }
324
325 /*
326  * Calculate the physical start address of a given memory block id.
327  */
328 static unsigned long virtio_mem_mb_id_to_phys(unsigned long mb_id)
329 {
330         return mb_id * memory_block_size_bytes();
331 }
332
333 /*
334  * Calculate the big block id of a given address.
335  */
336 static unsigned long virtio_mem_phys_to_bb_id(struct virtio_mem *vm,
337                                               uint64_t addr)
338 {
339         return addr / vm->bbm.bb_size;
340 }
341
342 /*
343  * Calculate the physical start address of a given big block id.
344  */
345 static uint64_t virtio_mem_bb_id_to_phys(struct virtio_mem *vm,
346                                          unsigned long bb_id)
347 {
348         return bb_id * vm->bbm.bb_size;
349 }
350
351 /*
352  * Calculate the subblock id of a given address.
353  */
354 static unsigned long virtio_mem_phys_to_sb_id(struct virtio_mem *vm,
355                                               unsigned long addr)
356 {
357         const unsigned long mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
358         const unsigned long mb_addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
359
360         return (addr - mb_addr) / vm->sbm.sb_size;
361 }
362
363 /*
364  * Set the state of a big block, taking care of the state counter.
365  */
366 static void virtio_mem_bbm_set_bb_state(struct virtio_mem *vm,
367                                         unsigned long bb_id,
368                                         enum virtio_mem_bbm_bb_state state)
369 {
370         const unsigned long idx = bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
371         enum virtio_mem_bbm_bb_state old_state;
372
373         old_state = vm->bbm.bb_states[idx];
374         vm->bbm.bb_states[idx] = state;
375
376         BUG_ON(vm->bbm.bb_count[old_state] == 0);
377         vm->bbm.bb_count[old_state]--;
378         vm->bbm.bb_count[state]++;
379 }
380
381 /*
382  * Get the state of a big block.
383  */
384 static enum virtio_mem_bbm_bb_state virtio_mem_bbm_get_bb_state(struct virtio_mem *vm,
385                                                                 unsigned long bb_id)
386 {
387         return vm->bbm.bb_states[bb_id - vm->bbm.first_bb_id];
388 }
389
390 /*
391  * Prepare the big block state array for the next big block.
392  */
393 static int virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm)
394 {
395         unsigned long old_bytes = vm->bbm.next_bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
396         unsigned long new_bytes = old_bytes + 1;
397         int old_pages = PFN_UP(old_bytes);
398         int new_pages = PFN_UP(new_bytes);
399         uint8_t *new_array;
400
401         if (vm->bbm.bb_states && old_pages == new_pages)
402                 return 0;
403
404         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
405         if (!new_array)
406                 return -ENOMEM;
407
408         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
409         if (vm->bbm.bb_states)
410                 memcpy(new_array, vm->bbm.bb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
411         vfree(vm->bbm.bb_states);
412         vm->bbm.bb_states = new_array;
413         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
414
415         return 0;
416 }
417
418 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb(_vm, _bb_id, _state) \
419         for (_bb_id = vm->bbm.first_bb_id; \
420              _bb_id < vm->bbm.next_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
421              _bb_id++) \
422                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
423
424 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(_vm, _bb_id, _state) \
425         for (_bb_id = vm->bbm.next_bb_id - 1; \
426              _bb_id >= vm->bbm.first_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
427              _bb_id--) \
428                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
429
430 /*
431  * Set the state of a memory block, taking care of the state counter.
432  */
433 static void virtio_mem_sbm_set_mb_state(struct virtio_mem *vm,
434                                         unsigned long mb_id, uint8_t state)
435 {
436         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
437         uint8_t old_state;
438
439         old_state = vm->sbm.mb_states[idx];
440         vm->sbm.mb_states[idx] = state;
441
442         BUG_ON(vm->sbm.mb_count[old_state] == 0);
443         vm->sbm.mb_count[old_state]--;
444         vm->sbm.mb_count[state]++;
445 }
446
447 /*
448  * Get the state of a memory block.
449  */
450 static uint8_t virtio_mem_sbm_get_mb_state(struct virtio_mem *vm,
451                                            unsigned long mb_id)
452 {
453         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
454
455         return vm->sbm.mb_states[idx];
456 }
457
458 /*
459  * Prepare the state array for the next memory block.
460  */
461 static int virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
462 {
463         int old_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id);
464         int new_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id + 1);
465         uint8_t *new_array;
466
467         if (vm->sbm.mb_states && old_pages == new_pages)
468                 return 0;
469
470         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
471         if (!new_array)
472                 return -ENOMEM;
473
474         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
475         if (vm->sbm.mb_states)
476                 memcpy(new_array, vm->sbm.mb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
477         vfree(vm->sbm.mb_states);
478         vm->sbm.mb_states = new_array;
479         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
480
481         return 0;
482 }
483
484 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb(_vm, _mb_id, _state) \
485         for (_mb_id = _vm->sbm.first_mb_id; \
486              _mb_id < _vm->sbm.next_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
487              _mb_id++) \
488                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
489
490 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(_vm, _mb_id, _state) \
491         for (_mb_id = _vm->sbm.next_mb_id - 1; \
492              _mb_id >= _vm->sbm.first_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
493              _mb_id--) \
494                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
495
496 /*
497  * Calculate the bit number in the subblock bitmap for the given subblock
498  * inside the given memory block.
499  */
500 static int virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(struct virtio_mem *vm,
501                                           unsigned long mb_id, int sb_id)
502 {
503         return (mb_id - vm->sbm.first_mb_id) * vm->sbm.sbs_per_mb + sb_id;
504 }
505
506 /*
507  * Mark all selected subblocks plugged.
508  *
509  * Will not modify the state of the memory block.
510  */
511 static void virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
512                                           unsigned long mb_id, int sb_id,
513                                           int count)
514 {
515         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
516
517         __bitmap_set(vm->sbm.sb_states, bit, count);
518 }
519
520 /*
521  * Mark all selected subblocks unplugged.
522  *
523  * Will not modify the state of the memory block.
524  */
525 static void virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
526                                             unsigned long mb_id, int sb_id,
527                                             int count)
528 {
529         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
530
531         __bitmap_clear(vm->sbm.sb_states, bit, count);
532 }
533
534 /*
535  * Test if all selected subblocks are plugged.
536  */
537 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
538                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
539                                            int count)
540 {
541         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
542
543         if (count == 1)
544                 return test_bit(bit, vm->sbm.sb_states);
545
546         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
547         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
548                bit + count;
549 }
550
551 /*
552  * Test if all selected subblocks are unplugged.
553  */
554 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
555                                              unsigned long mb_id, int sb_id,
556                                              int count)
557 {
558         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
559
560         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
561         return find_next_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
562                bit + count;
563 }
564
565 /*
566  * Find the first unplugged subblock. Returns vm->sbm.sbs_per_mb in case there is
567  * none.
568  */
569 static int virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(struct virtio_mem *vm,
570                                             unsigned long mb_id)
571 {
572         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, 0);
573
574         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states,
575                                   bit + vm->sbm.sbs_per_mb, bit) - bit;
576 }
577
578 /*
579  * Prepare the subblock bitmap for the next memory block.
580  */
581 static int virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
582 {
583         const unsigned long old_nb_mb = vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
584         const unsigned long old_nb_bits = old_nb_mb * vm->sbm.sbs_per_mb;
585         const unsigned long new_nb_bits = (old_nb_mb + 1) * vm->sbm.sbs_per_mb;
586         int old_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(old_nb_bits) * sizeof(long));
587         int new_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(new_nb_bits) * sizeof(long));
588         unsigned long *new_bitmap, *old_bitmap;
589
590         if (vm->sbm.sb_states && old_pages == new_pages)
591                 return 0;
592
593         new_bitmap = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
594         if (!new_bitmap)
595                 return -ENOMEM;
596
597         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
598         if (vm->sbm.sb_states)
599                 memcpy(new_bitmap, vm->sbm.sb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
600
601         old_bitmap = vm->sbm.sb_states;
602         vm->sbm.sb_states = new_bitmap;
603         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
604
605         vfree(old_bitmap);
606         return 0;
607 }
608
609 /*
610  * Test if we could add memory without creating too much offline memory -
611  * to avoid running OOM if memory is getting onlined deferred.
612  */
613 static bool virtio_mem_could_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t size)
614 {
615         if (WARN_ON_ONCE(size > vm->offline_threshold))
616                 return false;
617
618         return atomic64_read(&vm->offline_size) + size <= vm->offline_threshold;
619 }
620
621 /*
622  * Try adding memory to Linux. Will usually only fail if out of memory.
623  *
624  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
625  * onlining code).
626  *
627  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
628  */
629 static int virtio_mem_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
630                                  uint64_t size)
631 {
632         int rc;
633
634         /*
635          * When force-unloading the driver and we still have memory added to
636          * Linux, the resource name has to stay.
637          */
638         if (!vm->resource_name) {
639                 vm->resource_name = kstrdup_const("System RAM (virtio_mem)",
640                                                   GFP_KERNEL);
641                 if (!vm->resource_name)
642                         return -ENOMEM;
643         }
644
645         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "adding memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
646                 addr + size - 1);
647         /* Memory might get onlined immediately. */
648         atomic64_add(size, &vm->offline_size);
649         rc = add_memory_driver_managed(vm->mgid, addr, size, vm->resource_name,
650                                        MHP_MERGE_RESOURCE | MHP_NID_IS_MGID);
651         if (rc) {
652                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
653                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "adding memory failed: %d\n", rc);
654                 /*
655                  * TODO: Linux MM does not properly clean up yet in all cases
656                  * where adding of memory failed - especially on -ENOMEM.
657                  */
658         }
659         return rc;
660 }
661
662 /*
663  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a single Linux memory block.
664  */
665 static int virtio_mem_sbm_add_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
666 {
667         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
668         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
669
670         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
671 }
672
673 /*
674  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a big block.
675  */
676 static int virtio_mem_bbm_add_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
677 {
678         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
679         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
680
681         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
682 }
683
684 /*
685  * Try removing memory from Linux. Will only fail if memory blocks aren't
686  * offline.
687  *
688  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
689  * onlining code).
690  *
691  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
692  */
693 static int virtio_mem_remove_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
694                                     uint64_t size)
695 {
696         int rc;
697
698         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
699                 addr + size - 1);
700         rc = remove_memory(addr, size);
701         if (!rc) {
702                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
703                 /*
704                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
705                  * immediately instead of waiting.
706                  */
707                 virtio_mem_retry(vm);
708         } else {
709                 dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory failed: %d\n", rc);
710         }
711         return rc;
712 }
713
714 /*
715  * See virtio_mem_remove_memory(): Try removing a single Linux memory block.
716  */
717 static int virtio_mem_sbm_remove_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
718 {
719         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
720         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
721
722         return virtio_mem_remove_memory(vm, addr, size);
723 }
724
725 /*
726  * Try offlining and removing memory from Linux.
727  *
728  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
729  * onlining code).
730  *
731  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
732  */
733 static int virtio_mem_offline_and_remove_memory(struct virtio_mem *vm,
734                                                 uint64_t addr,
735                                                 uint64_t size)
736 {
737         int rc;
738
739         dev_dbg(&vm->vdev->dev,
740                 "offlining and removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
741                 addr + size - 1);
742
743         rc = offline_and_remove_memory(addr, size);
744         if (!rc) {
745                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
746                 /*
747                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
748                  * immediately instead of waiting.
749                  */
750                 virtio_mem_retry(vm);
751                 return 0;
752         }
753         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "offlining and removing memory failed: %d\n", rc);
754         /*
755          * We don't really expect this to fail, because we fake-offlined all
756          * memory already. But it could fail in corner cases.
757          */
758         WARN_ON_ONCE(rc != -ENOMEM && rc != -EBUSY);
759         return rc == -ENOMEM ? -ENOMEM : -EBUSY;
760 }
761
762 /*
763  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try offlining and removing
764  * a single Linux memory block.
765  */
766 static int virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(struct virtio_mem *vm,
767                                                 unsigned long mb_id)
768 {
769         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
770         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
771
772         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
773 }
774
775 /*
776  * Try (offlining and) removing memory from Linux in case all subblocks are
777  * unplugged. Can be called on online and offline memory blocks.
778  *
779  * May modify the state of memory blocks in virtio-mem.
780  */
781 static int virtio_mem_sbm_try_remove_unplugged_mb(struct virtio_mem *vm,
782                                                   unsigned long mb_id)
783 {
784         int rc;
785
786         /*
787          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
788          * remove it.
789          */
790         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
791                 return 0;
792
793         /* offline_and_remove_memory() works for online and offline memory. */
794         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
795         rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
796         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
797         if (!rc)
798                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
799                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
800         return rc;
801 }
802
803 /*
804  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try to offline and remove a
805  * all Linux memory blocks covered by the big block.
806  */
807 static int virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(struct virtio_mem *vm,
808                                                 unsigned long bb_id)
809 {
810         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
811         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
812
813         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
814 }
815
816 /*
817  * Trigger the workqueue so the device can perform its magic.
818  */
819 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm)
820 {
821         unsigned long flags;
822
823         spin_lock_irqsave(&vm->removal_lock, flags);
824         if (!vm->removing)
825                 queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
826         spin_unlock_irqrestore(&vm->removal_lock, flags);
827 }
828
829 static int virtio_mem_translate_node_id(struct virtio_mem *vm, uint16_t node_id)
830 {
831         int node = NUMA_NO_NODE;
832
833 #if defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
834         if (virtio_has_feature(vm->vdev, VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM))
835                 node = pxm_to_node(node_id);
836 #endif
837         return node;
838 }
839
840 /*
841  * Test if a virtio-mem device overlaps with the given range. Can be called
842  * from (notifier) callbacks lockless.
843  */
844 static bool virtio_mem_overlaps_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
845                                       uint64_t size)
846 {
847         return start < vm->addr + vm->region_size && vm->addr < start + size;
848 }
849
850 /*
851  * Test if a virtio-mem device contains a given range. Can be called from
852  * (notifier) callbacks lockless.
853  */
854 static bool virtio_mem_contains_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
855                                       uint64_t size)
856 {
857         return start >= vm->addr && start + size <= vm->addr + vm->region_size;
858 }
859
860 static int virtio_mem_sbm_notify_going_online(struct virtio_mem *vm,
861                                               unsigned long mb_id)
862 {
863         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
864         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
865         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
866                 return NOTIFY_OK;
867         default:
868                 break;
869         }
870         dev_warn_ratelimited(&vm->vdev->dev,
871                              "memory block onlining denied\n");
872         return NOTIFY_BAD;
873 }
874
875 static void virtio_mem_sbm_notify_offline(struct virtio_mem *vm,
876                                           unsigned long mb_id)
877 {
878         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
879         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
880         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
881                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
882                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
883                 break;
884         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
885         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
886                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
887                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
888                 break;
889         default:
890                 BUG();
891                 break;
892         }
893 }
894
895 static void virtio_mem_sbm_notify_online(struct virtio_mem *vm,
896                                          unsigned long mb_id,
897                                          unsigned long start_pfn)
898 {
899         const bool is_movable = is_zone_movable_page(pfn_to_page(start_pfn));
900         int new_state;
901
902         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
903         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
904                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL;
905                 if (is_movable)
906                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL;
907                 break;
908         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
909                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL;
910                 if (is_movable)
911                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE;
912                 break;
913         default:
914                 BUG();
915                 break;
916         }
917         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
918 }
919
920 static void virtio_mem_sbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
921                                                 unsigned long mb_id)
922 {
923         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
924         unsigned long pfn;
925         int sb_id;
926
927         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
928                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
929                         continue;
930                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
931                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
932                 virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
933         }
934 }
935
936 static void virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
937                                                  unsigned long mb_id)
938 {
939         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
940         unsigned long pfn;
941         int sb_id;
942
943         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
944                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
945                         continue;
946                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
947                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
948                 virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
949         }
950 }
951
952 static void virtio_mem_bbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
953                                                 unsigned long bb_id,
954                                                 unsigned long pfn,
955                                                 unsigned long nr_pages)
956 {
957         /*
958          * When marked as "fake-offline", all online memory of this device block
959          * is allocated by us. Otherwise, we don't have any memory allocated.
960          */
961         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
962             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
963                 return;
964         virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
965 }
966
967 static void virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
968                                                  unsigned long bb_id,
969                                                  unsigned long pfn,
970                                                  unsigned long nr_pages)
971 {
972         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
973             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
974                 return;
975         virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
976 }
977
978 /*
979  * This callback will either be called synchronously from add_memory() or
980  * asynchronously (e.g., triggered via user space). We have to be careful
981  * with locking when calling add_memory().
982  */
983 static int virtio_mem_memory_notifier_cb(struct notifier_block *nb,
984                                          unsigned long action, void *arg)
985 {
986         struct virtio_mem *vm = container_of(nb, struct virtio_mem,
987                                              memory_notifier);
988         struct memory_notify *mhp = arg;
989         const unsigned long start = PFN_PHYS(mhp->start_pfn);
990         const unsigned long size = PFN_PHYS(mhp->nr_pages);
991         int rc = NOTIFY_OK;
992         unsigned long id;
993
994         if (!virtio_mem_overlaps_range(vm, start, size))
995                 return NOTIFY_DONE;
996
997         if (vm->in_sbm) {
998                 id = virtio_mem_phys_to_mb_id(start);
999                 /*
1000                  * In SBM, we add memory in separate memory blocks - we expect
1001                  * it to be onlined/offlined in the same granularity. Bail out
1002                  * if this ever changes.
1003                  */
1004                 if (WARN_ON_ONCE(size != memory_block_size_bytes() ||
1005                                  !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes())))
1006                         return NOTIFY_BAD;
1007         } else {
1008                 id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start);
1009                 /*
1010                  * In BBM, we only care about onlining/offlining happening
1011                  * within a single big block, we don't care about the
1012                  * actual granularity as we don't track individual Linux
1013                  * memory blocks.
1014                  */
1015                 if (WARN_ON_ONCE(id != virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start + size - 1)))
1016                         return NOTIFY_BAD;
1017         }
1018
1019         /*
1020          * Avoid circular locking lockdep warnings. We lock the mutex
1021          * e.g., in MEM_GOING_ONLINE and unlock it in MEM_ONLINE. The
1022          * blocking_notifier_call_chain() has it's own lock, which gets unlocked
1023          * between both notifier calls and will bail out. False positive.
1024          */
1025         lockdep_off();
1026
1027         switch (action) {
1028         case MEM_GOING_OFFLINE:
1029                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1030                 if (vm->removing) {
1031                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
1032                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1033                         break;
1034                 }
1035                 vm->hotplug_active = true;
1036                 if (vm->in_sbm)
1037                         virtio_mem_sbm_notify_going_offline(vm, id);
1038                 else
1039                         virtio_mem_bbm_notify_going_offline(vm, id,
1040                                                             mhp->start_pfn,
1041                                                             mhp->nr_pages);
1042                 break;
1043         case MEM_GOING_ONLINE:
1044                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1045                 if (vm->removing) {
1046                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
1047                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1048                         break;
1049                 }
1050                 vm->hotplug_active = true;
1051                 if (vm->in_sbm)
1052                         rc = virtio_mem_sbm_notify_going_online(vm, id);
1053                 break;
1054         case MEM_OFFLINE:
1055                 if (vm->in_sbm)
1056                         virtio_mem_sbm_notify_offline(vm, id);
1057
1058                 atomic64_add(size, &vm->offline_size);
1059                 /*
1060                  * Trigger the workqueue. Now that we have some offline memory,
1061                  * maybe we can handle pending unplug requests.
1062                  */
1063                 if (!unplug_online)
1064                         virtio_mem_retry(vm);
1065
1066                 vm->hotplug_active = false;
1067                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1068                 break;
1069         case MEM_ONLINE:
1070                 if (vm->in_sbm)
1071                         virtio_mem_sbm_notify_online(vm, id, mhp->start_pfn);
1072
1073                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
1074                 /*
1075                  * Start adding more memory once we onlined half of our
1076                  * threshold. Don't trigger if it's possibly due to our actipn
1077                  * (e.g., us adding memory which gets onlined immediately from
1078                  * the core).
1079                  */
1080                 if (!atomic_read(&vm->wq_active) &&
1081                     virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->offline_threshold / 2))
1082                         virtio_mem_retry(vm);
1083
1084                 vm->hotplug_active = false;
1085                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1086                 break;
1087         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1088                 if (!vm->hotplug_active)
1089                         break;
1090                 if (vm->in_sbm)
1091                         virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(vm, id);
1092                 else
1093                         virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(vm, id,
1094                                                              mhp->start_pfn,
1095                                                              mhp->nr_pages);
1096                 vm->hotplug_active = false;
1097                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1098                 break;
1099         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1100                 if (!vm->hotplug_active)
1101                         break;
1102                 vm->hotplug_active = false;
1103                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1104                 break;
1105         default:
1106                 break;
1107         }
1108
1109         lockdep_on();
1110
1111         return rc;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Set a range of pages PG_offline. Remember pages that were never onlined
1116  * (via generic_online_page()) using PageDirty().
1117  */
1118 static void virtio_mem_set_fake_offline(unsigned long pfn,
1119                                         unsigned long nr_pages, bool onlined)
1120 {
1121         page_offline_begin();
1122         for (; nr_pages--; pfn++) {
1123                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1124
1125                 __SetPageOffline(page);
1126                 if (!onlined) {
1127                         SetPageDirty(page);
1128                         /* FIXME: remove after cleanups */
1129                         ClearPageReserved(page);
1130                 }
1131         }
1132         page_offline_end();
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Clear PG_offline from a range of pages. If the pages were never onlined,
1137  * (via generic_online_page()), clear PageDirty().
1138  */
1139 static void virtio_mem_clear_fake_offline(unsigned long pfn,
1140                                           unsigned long nr_pages, bool onlined)
1141 {
1142         for (; nr_pages--; pfn++) {
1143                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1144
1145                 __ClearPageOffline(page);
1146                 if (!onlined)
1147                         ClearPageDirty(page);
1148         }
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Release a range of fake-offline pages to the buddy, effectively
1153  * fake-onlining them.
1154  */
1155 static void virtio_mem_fake_online(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1156 {
1157         unsigned long order = MAX_PAGE_ORDER;
1158         unsigned long i;
1159
1160         /*
1161          * We might get called for ranges that don't cover properly aligned
1162          * MAX_PAGE_ORDER pages; however, we can only online properly aligned
1163          * pages with an order of MAX_PAGE_ORDER at maximum.
1164          */
1165         while (!IS_ALIGNED(pfn | nr_pages, 1 << order))
1166                 order--;
1167
1168         for (i = 0; i < nr_pages; i += 1 << order) {
1169                 struct page *page = pfn_to_page(pfn + i);
1170
1171                 /*
1172                  * If the page is PageDirty(), it was kept fake-offline when
1173                  * onlining the memory block. Otherwise, it was allocated
1174                  * using alloc_contig_range(). All pages in a subblock are
1175                  * alike.
1176                  */
1177                 if (PageDirty(page)) {
1178                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, 1 << order, false);
1179                         generic_online_page(page, order);
1180                 } else {
1181                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, 1 << order, true);
1182                         free_contig_range(pfn + i, 1 << order);
1183                         adjust_managed_page_count(page, 1 << order);
1184                 }
1185         }
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Try to allocate a range, marking pages fake-offline, effectively
1190  * fake-offlining them.
1191  */
1192 static int virtio_mem_fake_offline(struct virtio_mem *vm, unsigned long pfn,
1193                                    unsigned long nr_pages)
1194 {
1195         const bool is_movable = is_zone_movable_page(pfn_to_page(pfn));
1196         int rc, retry_count;
1197
1198         /*
1199          * TODO: We want an alloc_contig_range() mode that tries to allocate
1200          * harder (e.g., dealing with temporarily pinned pages, PCP), especially
1201          * with ZONE_MOVABLE. So for now, retry a couple of times with
1202          * ZONE_MOVABLE before giving up - because that zone is supposed to give
1203          * some guarantees.
1204          */
1205         for (retry_count = 0; retry_count < 5; retry_count++) {
1206                 /*
1207                  * If the config changed, stop immediately and go back to the
1208                  * main loop: avoid trying to keep unplugging if the device
1209                  * might have decided to not remove any more memory.
1210                  */
1211                 if (atomic_read(&vm->config_changed))
1212                         return -EAGAIN;
1213
1214                 rc = alloc_contig_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE,
1215                                         GFP_KERNEL);
1216                 if (rc == -ENOMEM)
1217                         /* whoops, out of memory */
1218                         return rc;
1219                 else if (rc && !is_movable)
1220                         break;
1221                 else if (rc)
1222                         continue;
1223
1224                 virtio_mem_set_fake_offline(pfn, nr_pages, true);
1225                 adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1226                 return 0;
1227         }
1228
1229         return -EBUSY;
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Handle fake-offline pages when memory is going offline - such that the
1234  * pages can be skipped by mm-core when offlining.
1235  */
1236 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
1237                                                   unsigned long nr_pages)
1238 {
1239         struct page *page;
1240         unsigned long i;
1241
1242         /*
1243          * Drop our reference to the pages so the memory can get offlined
1244          * and add the unplugged pages to the managed page counters (so
1245          * offlining code can correctly subtract them again).
1246          */
1247         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), nr_pages);
1248         /* Drop our reference to the pages so the memory can get offlined. */
1249         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1250                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1251                 if (WARN_ON(!page_ref_dec_and_test(page)))
1252                         dump_page(page, "fake-offline page referenced");
1253         }
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Handle fake-offline pages when memory offlining is canceled - to undo
1258  * what we did in virtio_mem_fake_offline_going_offline().
1259  */
1260 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
1261                                                    unsigned long nr_pages)
1262 {
1263         unsigned long i;
1264
1265         /*
1266          * Get the reference we dropped when going offline and subtract the
1267          * unplugged pages from the managed page counters.
1268          */
1269         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1270         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1271                 page_ref_inc(pfn_to_page(pfn + i));
1272 }
1273
1274 static void virtio_mem_online_page(struct virtio_mem *vm,
1275                                    struct page *page, unsigned int order)
1276 {
1277         const unsigned long start = page_to_phys(page);
1278         const unsigned long end = start + PFN_PHYS(1 << order);
1279         unsigned long addr, next, id, sb_id, count;
1280         bool do_online;
1281
1282         /*
1283          * We can get called with any order up to MAX_PAGE_ORDER. If our subblock
1284          * size is smaller than that and we have a mixture of plugged and
1285          * unplugged subblocks within such a page, we have to process in
1286          * smaller granularity. In that case we'll adjust the order exactly once
1287          * within the loop.
1288          */
1289         for (addr = start; addr < end; ) {
1290                 next = addr + PFN_PHYS(1 << order);
1291
1292                 if (vm->in_sbm) {
1293                         id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
1294                         sb_id = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, addr);
1295                         count = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, next - 1) - sb_id + 1;
1296
1297                         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id, sb_id, count)) {
1298                                 /* Fully plugged. */
1299                                 do_online = true;
1300                         } else if (count == 1 ||
1301                                    virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, id, sb_id, count)) {
1302                                 /* Fully unplugged. */
1303                                 do_online = false;
1304                         } else {
1305                                 /*
1306                                  * Mixture, process sub-blocks instead. This
1307                                  * will be at least the size of a pageblock.
1308                                  * We'll run into this case exactly once.
1309                                  */
1310                                 order = ilog2(vm->sbm.sb_size) - PAGE_SHIFT;
1311                                 do_online = virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id, sb_id, 1);
1312                                 continue;
1313                         }
1314                 } else {
1315                         /*
1316                          * If the whole block is marked fake offline, keep
1317                          * everything that way.
1318                          */
1319                         id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
1320                         do_online = virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, id) !=
1321                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE;
1322                 }
1323
1324                 if (do_online)
1325                         generic_online_page(pfn_to_page(PFN_DOWN(addr)), order);
1326                 else
1327                         virtio_mem_set_fake_offline(PFN_DOWN(addr), 1 << order,
1328                                                     false);
1329                 addr = next;
1330         }
1331 }
1332
1333 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order)
1334 {
1335         const unsigned long addr = page_to_phys(page);
1336         struct virtio_mem *vm;
1337
1338         rcu_read_lock();
1339         list_for_each_entry_rcu(vm, &virtio_mem_devices, next) {
1340                 /*
1341                  * Pages we're onlining will never cross memory blocks and,
1342                  * therefore, not virtio-mem devices.
1343                  */
1344                 if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PFN_PHYS(1 << order)))
1345                         continue;
1346
1347                 /*
1348                  * virtio_mem_set_fake_offline() might sleep. We can safely
1349                  * drop the RCU lock at this point because the device
1350                  * cannot go away. See virtio_mem_remove() how races
1351                  * between memory onlining and device removal are handled.
1352                  */
1353                 rcu_read_unlock();
1354
1355                 virtio_mem_online_page(vm, page, order);
1356                 return;
1357         }
1358         rcu_read_unlock();
1359
1360         /* not virtio-mem memory, but e.g., a DIMM. online it */
1361         generic_online_page(page, order);
1362 }
1363
1364 static uint64_t virtio_mem_send_request(struct virtio_mem *vm,
1365                                         const struct virtio_mem_req *req)
1366 {
1367         struct scatterlist *sgs[2], sg_req, sg_resp;
1368         unsigned int len;
1369         int rc;
1370
1371         /* don't use the request residing on the stack (vaddr) */
1372         vm->req = *req;
1373
1374         /* out: buffer for request */
1375         sg_init_one(&sg_req, &vm->req, sizeof(vm->req));
1376         sgs[0] = &sg_req;
1377
1378         /* in: buffer for response */
1379         sg_init_one(&sg_resp, &vm->resp, sizeof(vm->resp));
1380         sgs[1] = &sg_resp;
1381
1382         rc = virtqueue_add_sgs(vm->vq, sgs, 1, 1, vm, GFP_KERNEL);
1383         if (rc < 0)
1384                 return rc;
1385
1386         virtqueue_kick(vm->vq);
1387
1388         /* wait for a response */
1389         wait_event(vm->host_resp, virtqueue_get_buf(vm->vq, &len));
1390
1391         return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.type);
1392 }
1393
1394 static int virtio_mem_send_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1395                                         uint64_t size)
1396 {
1397         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1398         const struct virtio_mem_req req = {
1399                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_PLUG),
1400                 .u.plug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1401                 .u.plug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1402         };
1403         int rc = -ENOMEM;
1404
1405         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1406                 return -EAGAIN;
1407
1408         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1409                 addr + size - 1);
1410
1411         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1412         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1413                 vm->plugged_size += size;
1414                 return 0;
1415         case VIRTIO_MEM_RESP_NACK:
1416                 rc = -EAGAIN;
1417                 break;
1418         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1419                 rc = -ETXTBSY;
1420                 break;
1421         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1422                 rc = -EINVAL;
1423                 break;
1424         default:
1425                 break;
1426         }
1427
1428         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory failed: %d\n", rc);
1429         return rc;
1430 }
1431
1432 static int virtio_mem_send_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1433                                           uint64_t size)
1434 {
1435         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1436         const struct virtio_mem_req req = {
1437                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG),
1438                 .u.unplug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1439                 .u.unplug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1440         };
1441         int rc = -ENOMEM;
1442
1443         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1444                 return -EAGAIN;
1445
1446         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1447                 addr + size - 1);
1448
1449         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1450         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1451                 vm->plugged_size -= size;
1452                 return 0;
1453         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1454                 rc = -ETXTBSY;
1455                 break;
1456         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1457                 rc = -EINVAL;
1458                 break;
1459         default:
1460                 break;
1461         }
1462
1463         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory failed: %d\n", rc);
1464         return rc;
1465 }
1466
1467 static int virtio_mem_send_unplug_all_request(struct virtio_mem *vm)
1468 {
1469         const struct virtio_mem_req req = {
1470                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG_ALL),
1471         };
1472         int rc = -ENOMEM;
1473
1474         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory");
1475
1476         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1477         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1478                 vm->unplug_all_required = false;
1479                 vm->plugged_size = 0;
1480                 /* usable region might have shrunk */
1481                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
1482                 return 0;
1483         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1484                 rc = -ETXTBSY;
1485                 break;
1486         default:
1487                 break;
1488         }
1489
1490         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory failed: %d\n", rc);
1491         return rc;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Plug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1496  * of the memory block.
1497  */
1498 static int virtio_mem_sbm_plug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1499                                   int sb_id, int count)
1500 {
1501         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1502                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1503         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1504         int rc;
1505
1506         rc = virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1507         if (!rc)
1508                 virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1509         return rc;
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Unplug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1514  * of the memory block.
1515  */
1516 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1517                                     int sb_id, int count)
1518 {
1519         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1520                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1521         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1522         int rc;
1523
1524         rc = virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1525         if (!rc)
1526                 virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1527         return rc;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Request to unplug a big block.
1532  *
1533  * Will not modify the state of the big block.
1534  */
1535 static int virtio_mem_bbm_unplug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1536 {
1537         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1538         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1539
1540         return virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Request to plug a big block.
1545  *
1546  * Will not modify the state of the big block.
1547  */
1548 static int virtio_mem_bbm_plug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1549 {
1550         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1551         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1552
1553         return virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a offline or not-added
1558  * memory block. Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of
1559  * skipping it).
1560  *
1561  * Will not modify the state of the memory block.
1562  *
1563  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1564  */
1565 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(struct virtio_mem *vm,
1566                                             unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1567 {
1568         int sb_id, count;
1569         int rc;
1570
1571         sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1;
1572         while (*nb_sb) {
1573                 /* Find the next candidate subblock */
1574                 while (sb_id >= 0 &&
1575                        virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1576                         sb_id--;
1577                 if (sb_id < 0)
1578                         break;
1579                 /* Try to unplug multiple subblocks at a time */
1580                 count = 1;
1581                 while (count < *nb_sb && sb_id > 0 &&
1582                        virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id - 1, 1)) {
1583                         count++;
1584                         sb_id--;
1585                 }
1586
1587                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1588                 if (rc)
1589                         return rc;
1590                 *nb_sb -= count;
1591                 sb_id--;
1592         }
1593
1594         return 0;
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Unplug all plugged subblocks of an offline or not-added memory block.
1599  *
1600  * Will not modify the state of the memory block.
1601  *
1602  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1603  */
1604 static int virtio_mem_sbm_unplug_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
1605 {
1606         uint64_t nb_sb = vm->sbm.sbs_per_mb;
1607
1608         return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, &nb_sb);
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Prepare tracking data for the next memory block.
1613  */
1614 static int virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm,
1615                                           unsigned long *mb_id)
1616 {
1617         int rc;
1618
1619         if (vm->sbm.next_mb_id > vm->sbm.last_usable_mb_id)
1620                 return -ENOSPC;
1621
1622         /* Resize the state array if required. */
1623         rc = virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(vm);
1624         if (rc)
1625                 return rc;
1626
1627         /* Resize the subblock bitmap if required. */
1628         rc = virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(vm);
1629         if (rc)
1630                 return rc;
1631
1632         vm->sbm.mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED]++;
1633         *mb_id = vm->sbm.next_mb_id++;
1634         return 0;
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Try to plug the desired number of subblocks and add the memory block
1639  * to Linux.
1640  *
1641  * Will modify the state of the memory block.
1642  */
1643 static int virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(struct virtio_mem *vm,
1644                                           unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1645 {
1646         const int count = min_t(int, *nb_sb, vm->sbm.sbs_per_mb);
1647         int rc;
1648
1649         if (WARN_ON_ONCE(!count))
1650                 return -EINVAL;
1651
1652         /*
1653          * Plug the requested number of subblocks before adding it to linux,
1654          * so that onlining will directly online all plugged subblocks.
1655          */
1656         rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, 0, count);
1657         if (rc)
1658                 return rc;
1659
1660         /*
1661          * Mark the block properly offline before adding it to Linux,
1662          * so the memory notifiers will find the block in the right state.
1663          */
1664         if (count == vm->sbm.sbs_per_mb)
1665                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1666                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1667         else
1668                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1669                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1670
1671         /* Add the memory block to linux - if that fails, try to unplug. */
1672         rc = virtio_mem_sbm_add_mb(vm, mb_id);
1673         if (rc) {
1674                 int new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED;
1675
1676                 if (virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, 0, count))
1677                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED;
1678                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
1679                 return rc;
1680         }
1681
1682         *nb_sb -= count;
1683         return 0;
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Try to plug the desired number of subblocks of a memory block that
1688  * is already added to Linux.
1689  *
1690  * Will modify the state of the memory block.
1691  *
1692  * Note: Can fail after some subblocks were successfully plugged.
1693  */
1694 static int virtio_mem_sbm_plug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1695                                       unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1696 {
1697         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1698         unsigned long pfn, nr_pages;
1699         int sb_id, count;
1700         int rc;
1701
1702         if (WARN_ON_ONCE(!*nb_sb))
1703                 return -EINVAL;
1704
1705         while (*nb_sb) {
1706                 sb_id = virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(vm, mb_id);
1707                 if (sb_id >= vm->sbm.sbs_per_mb)
1708                         break;
1709                 count = 1;
1710                 while (count < *nb_sb &&
1711                        sb_id + count < vm->sbm.sbs_per_mb &&
1712                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id + count, 1))
1713                         count++;
1714
1715                 rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1716                 if (rc)
1717                         return rc;
1718                 *nb_sb -= count;
1719                 if (old_state == VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL)
1720                         continue;
1721
1722                 /* fake-online the pages if the memory block is online */
1723                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1724                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
1725                 nr_pages = PFN_DOWN(count * vm->sbm.sb_size);
1726                 virtio_mem_fake_online(pfn, nr_pages);
1727         }
1728
1729         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1730                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, old_state - 1);
1731
1732         return 0;
1733 }
1734
1735 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1736 {
1737         const int mb_states[] = {
1738                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1739                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1740                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1741         };
1742         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1743         unsigned long mb_id;
1744         int rc, i;
1745
1746         if (!nb_sb)
1747                 return 0;
1748
1749         /* Don't race with onlining/offlining */
1750         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1751
1752         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
1753                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, mb_states[i]) {
1754                         rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1755                         if (rc || !nb_sb)
1756                                 goto out_unlock;
1757                         cond_resched();
1758                 }
1759         }
1760
1761         /*
1762          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1763          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1764          */
1765         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1766
1767         /* Try to plug and add unused blocks */
1768         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1769                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1770                         return -ENOSPC;
1771
1772                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1773                 if (rc || !nb_sb)
1774                         return rc;
1775                 cond_resched();
1776         }
1777
1778         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1779         while (nb_sb) {
1780                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1781                         return -ENOSPC;
1782
1783                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1784                 if (rc)
1785                         return rc;
1786                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1787                 if (rc)
1788                         return rc;
1789                 cond_resched();
1790         }
1791
1792         return 0;
1793 out_unlock:
1794         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1795         return rc;
1796 }
1797
1798 /*
1799  * Plug a big block and add it to Linux.
1800  *
1801  * Will modify the state of the big block.
1802  */
1803 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1804                                           unsigned long bb_id)
1805 {
1806         int rc;
1807
1808         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1809                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1810                 return -EINVAL;
1811
1812         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1813         if (rc)
1814                 return rc;
1815         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1816
1817         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1818         if (rc) {
1819                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1820                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1821                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1822                 else
1823                         /* Retry from the main loop. */
1824                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1825                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1826                 return rc;
1827         }
1828         return 0;
1829 }
1830
1831 /*
1832  * Prepare tracking data for the next big block.
1833  */
1834 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1835                                           unsigned long *bb_id)
1836 {
1837         int rc;
1838
1839         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1840                 return -ENOSPC;
1841
1842         /* Resize the big block state array if required. */
1843         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1844         if (rc)
1845                 return rc;
1846
1847         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1848         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1849         vm->bbm.next_bb_id++;
1850         return 0;
1851 }
1852
1853 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1854 {
1855         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1856         unsigned long bb_id;
1857         int rc;
1858
1859         if (!nb_bb)
1860                 return 0;
1861
1862         /* Try to plug and add unused big blocks */
1863         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1864                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1865                         return -ENOSPC;
1866
1867                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1868                 if (!rc)
1869                         nb_bb--;
1870                 if (rc || !nb_bb)
1871                         return rc;
1872                 cond_resched();
1873         }
1874
1875         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1876         while (nb_bb) {
1877                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1878                         return -ENOSPC;
1879
1880                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1881                 if (rc)
1882                         return rc;
1883                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1884                 if (!rc)
1885                         nb_bb--;
1886                 if (rc)
1887                         return rc;
1888                 cond_resched();
1889         }
1890
1891         return 0;
1892 }
1893
1894 /*
1895  * Try to plug the requested amount of memory.
1896  */
1897 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1898 {
1899         if (vm->in_sbm)
1900                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1901         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1902 }
1903
1904 /*
1905  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1906  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1907  *
1908  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1909  * hotplug_mutex.
1910  *
1911  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1912  */
1913 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1914                                                 unsigned long mb_id,
1915                                                 uint64_t *nb_sb)
1916 {
1917         int rc;
1918
1919         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, nb_sb);
1920
1921         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1922         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1923                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1924                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1925         if (rc)
1926                 return rc;
1927
1928         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1929                 /*
1930                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1931                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1932                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1933                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1934                  */
1935                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1936                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1937
1938                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1939                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1940                 BUG_ON(rc);
1941                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1942         }
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 /*
1947  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1948  *
1949  * Will modify the state of the memory block.
1950  */
1951 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1952                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1953                                            int count)
1954 {
1955         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1956         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1957         unsigned long start_pfn;
1958         int rc;
1959
1960         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1961                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1962
1963         rc = virtio_mem_fake_offline(vm, start_pfn, nr_pages);
1964         if (rc)
1965                 return rc;
1966
1967         /* Try to unplug the allocated memory */
1968         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1969         if (rc) {
1970                 /* Return the memory to the buddy. */
1971                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1972                 return rc;
1973         }
1974
1975         switch (old_state) {
1976         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1977                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1978                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL);
1979                 break;
1980         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1981                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1982                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL);
1983                 break;
1984         }
1985
1986         return 0;
1987 }
1988
1989 /*
1990  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1991  * Will skip subblock that are busy.
1992  *
1993  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1994  * hotplug_mutex.
1995  *
1996  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1997  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1998  */
1999 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
2000                                                unsigned long mb_id,
2001                                                uint64_t *nb_sb)
2002 {
2003         int rc, sb_id;
2004
2005         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
2006         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
2007             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
2008                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
2009                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
2010                 if (!rc) {
2011                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
2012                         goto unplugged;
2013                 } else if (rc != -EBUSY)
2014                         return rc;
2015         }
2016
2017         /* Fallback to single subblocks. */
2018         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
2019                 /* Find the next candidate subblock */
2020                 while (sb_id >= 0 &&
2021                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
2022                         sb_id--;
2023                 if (sb_id < 0)
2024                         break;
2025
2026                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
2027                 if (rc == -EBUSY)
2028                         continue;
2029                 else if (rc)
2030                         return rc;
2031                 *nb_sb -= 1;
2032         }
2033
2034 unplugged:
2035         rc = virtio_mem_sbm_try_remove_unplugged_mb(vm, mb_id);
2036         if (rc)
2037                 vm->sbm.have_unplugged_mb = 1;
2038         /* Ignore errors, this is not critical. We'll retry later. */
2039         return 0;
2040 }
2041
2042 /*
2043  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a memory block that is
2044  * already added to Linux. Will skip subblock of online memory blocks that are
2045  * busy (by the OS). Will fail if any subblock that's not busy cannot get
2046  * unplugged.
2047  *
2048  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2049  * hotplug_mutex.
2050  *
2051  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
2052  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
2053  */
2054 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
2055                                         unsigned long mb_id,
2056                                         uint64_t *nb_sb)
2057 {
2058         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
2059
2060         switch (old_state) {
2061         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
2062         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
2063         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
2064         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
2065                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, nb_sb);
2066         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
2067         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
2068                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, nb_sb);
2069         }
2070         return -EINVAL;
2071 }
2072
2073 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2074 {
2075         const int mb_states[] = {
2076                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
2077                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
2078                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
2079                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
2080                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
2081                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
2082         };
2083         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
2084         unsigned long mb_id;
2085         int rc, i;
2086
2087         if (!nb_sb)
2088                 return 0;
2089
2090         /*
2091          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
2092          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
2093          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
2094          */
2095         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2096
2097         /*
2098          * We try unplug from partially plugged blocks first, to try removing
2099          * whole memory blocks along with metadata. We prioritize ZONE_MOVABLE
2100          * as it's more reliable to unplug memory and remove whole memory
2101          * blocks, and we don't want to trigger a zone imbalances by
2102          * accidentially removing too much kernel memory.
2103          */
2104         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
2105                 virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, mb_states[i]) {
2106                         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
2107                         if (rc || !nb_sb)
2108                                 goto out_unlock;
2109                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2110                         cond_resched();
2111                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2112                 }
2113                 if (!unplug_online && i == 1) {
2114                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2115                         return 0;
2116                 }
2117         }
2118
2119         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2120         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
2121 out_unlock:
2122         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2123         return rc;
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2128  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2129  *
2130  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2131  * hotplug_mutex.
2132  */
2133 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2134                                                        unsigned long bb_id)
2135 {
2136         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2137         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2138         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2139         unsigned long pfn;
2140         struct page *page;
2141         int rc;
2142
2143         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2144                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2145                 return -EINVAL;
2146
2147         /*
2148          * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2149          * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2150          * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2151          * onlining/offlining until we have a consistent state.
2152          */
2153         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2154         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2155
2156         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2157                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2158                 if (!page)
2159                         continue;
2160
2161                 rc = virtio_mem_fake_offline(vm, pfn, PAGES_PER_SECTION);
2162                 if (rc) {
2163                         end_pfn = pfn;
2164                         goto rollback;
2165                 }
2166         }
2167         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2168
2169         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2170         if (rc) {
2171                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2172                 goto rollback;
2173         }
2174
2175         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2176         if (rc)
2177                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2178                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2179         else
2180                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2181                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2182         return rc;
2183
2184 rollback:
2185         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2186                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2187                 if (!page)
2188                         continue;
2189                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2190         }
2191         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2192         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2193         return rc;
2194 }
2195
2196 /*
2197  * Test if a big block is completely offline.
2198  */
2199 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2200                                          unsigned long bb_id)
2201 {
2202         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2203         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2204         unsigned long pfn;
2205
2206         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2207              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2208                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2209                         return false;
2210         }
2211
2212         return true;
2213 }
2214
2215 /*
2216  * Test if a big block is completely onlined to ZONE_MOVABLE (or offline).
2217  */
2218 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_movable(struct virtio_mem *vm,
2219                                          unsigned long bb_id)
2220 {
2221         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2222         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2223         struct page *page;
2224         unsigned long pfn;
2225
2226         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2227              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2228                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2229                 if (!page)
2230                         continue;
2231                 if (page_zonenum(page) != ZONE_MOVABLE)
2232                         return false;
2233         }
2234
2235         return true;
2236 }
2237
2238 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2239 {
2240         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2241         uint64_t bb_id;
2242         int rc, i;
2243
2244         if (!nb_bb)
2245                 return 0;
2246
2247         /*
2248          * Try to unplug big blocks. Similar to SBM, start with offline
2249          * big blocks.
2250          */
2251         for (i = 0; i < 3; i++) {
2252                 virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2253                         cond_resched();
2254
2255                         /*
2256                          * As we're holding no locks, these checks are racy,
2257                          * but we don't care.
2258                          */
2259                         if (i == 0 && !virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2260                                 continue;
2261                         if (i == 1 && !virtio_mem_bbm_bb_is_movable(vm, bb_id))
2262                                 continue;
2263                         rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2264                         if (rc == -EBUSY)
2265                                 continue;
2266                         if (!rc)
2267                                 nb_bb--;
2268                         if (rc || !nb_bb)
2269                                 return rc;
2270                 }
2271                 if (i == 0 && !unplug_online)
2272                         return 0;
2273         }
2274
2275         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2276 }
2277
2278 /*
2279  * Try to unplug the requested amount of memory.
2280  */
2281 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2282 {
2283         if (vm->in_sbm)
2284                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2285         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2286 }
2287
2288 /*
2289  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2290  * because the hypervisor was busy. Further, offline and remove any memory
2291  * blocks where we previously failed.
2292  */
2293 static int virtio_mem_cleanup_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2294 {
2295         unsigned long id;
2296         int rc = 0;
2297
2298         if (!vm->in_sbm) {
2299                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2300                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2301                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2302                         if (rc)
2303                                 return rc;
2304                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2305                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2306                 }
2307                 return 0;
2308         }
2309
2310         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2311                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2312                 if (rc)
2313                         return rc;
2314                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2315                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2316         }
2317
2318         if (!vm->sbm.have_unplugged_mb)
2319                 return 0;
2320
2321         /*
2322          * Let's retry (offlining and) removing completely unplugged Linux
2323          * memory blocks.
2324          */
2325         vm->sbm.have_unplugged_mb = false;
2326
2327         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2328         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL)
2329                 rc |= virtio_mem_sbm_try_remove_unplugged_mb(vm, id);
2330         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL)
2331                 rc |= virtio_mem_sbm_try_remove_unplugged_mb(vm, id);
2332         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL)
2333                 rc |= virtio_mem_sbm_try_remove_unplugged_mb(vm, id);
2334         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2335
2336         if (rc)
2337                 vm->sbm.have_unplugged_mb = true;
2338         /* Ignore errors, this is not critical. We'll retry later. */
2339         return 0;
2340 }
2341
2342 /*
2343  * Update all parts of the config that could have changed.
2344  */
2345 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2346 {
2347         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2348         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2349
2350         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2351         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2352                         &new_plugged_size);
2353         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2354                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2355
2356         /* calculate the last usable memory block id */
2357         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2358                         usable_region_size, &usable_region_size);
2359         end_addr = min(vm->addr + usable_region_size - 1,
2360                        pluggable_range.end);
2361
2362         if (vm->in_sbm) {
2363                 vm->sbm.last_usable_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr);
2364                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, memory_block_size_bytes()))
2365                         vm->sbm.last_usable_mb_id--;
2366         } else {
2367                 vm->bbm.last_usable_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm,
2368                                                                      end_addr);
2369                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, vm->bbm.bb_size))
2370                         vm->bbm.last_usable_bb_id--;
2371         }
2372         /*
2373          * If we cannot plug any of our device memory (e.g., nothing in the
2374          * usable region is addressable), the last usable memory block id will
2375          * be smaller than the first usable memory block id. We'll stop
2376          * attempting to add memory with -ENOSPC from our main loop.
2377          */
2378
2379         /* see if there is a request to change the size */
2380         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2381                         &vm->requested_size);
2382
2383         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2384         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2385 }
2386
2387 /*
2388  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2389  */
2390 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2391 {
2392         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2393         uint64_t diff;
2394         int rc;
2395
2396         if (unlikely(vm->in_kdump)) {
2397                 dev_warn_once(&vm->vdev->dev,
2398                              "unexpected workqueue run in kdump kernel\n");
2399                 return;
2400         }
2401
2402         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2403
2404         if (vm->broken)
2405                 return;
2406
2407         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2408 retry:
2409         rc = 0;
2410
2411         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2412         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2413                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2414
2415         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2416                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2417                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2418         }
2419
2420         /* Cleanup any leftovers from previous runs */
2421         if (!rc)
2422                 rc = virtio_mem_cleanup_pending_mb(vm);
2423
2424         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2425                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2426                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2427                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2428                 } else {
2429                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2430                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2431                 }
2432         }
2433
2434         /*
2435          * Keep retrying to offline and remove completely unplugged Linux
2436          * memory blocks.
2437          */
2438         if (!rc && vm->in_sbm && vm->sbm.have_unplugged_mb)
2439                 rc = -EBUSY;
2440
2441         switch (rc) {
2442         case 0:
2443                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2444                 break;
2445         case -ENOSPC:
2446                 /*
2447                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2448                  * or we have too many offline memory blocks.
2449                  */
2450                 break;
2451         case -ETXTBSY:
2452                 /*
2453                  * The hypervisor cannot process our request right now
2454                  * (e.g., out of memory, migrating);
2455                  */
2456         case -EBUSY:
2457                 /*
2458                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2459                  * is busy).
2460                  */
2461         case -ENOMEM:
2462                 /* Out of memory, try again later. */
2463                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2464                               HRTIMER_MODE_REL);
2465                 break;
2466         case -EAGAIN:
2467                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2468                 goto retry;
2469         default:
2470                 /* Unknown error, mark as broken */
2471                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2472                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2473                 vm->broken = true;
2474         }
2475
2476         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2477 }
2478
2479 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2480 {
2481         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2482                                              retry_timer);
2483
2484         virtio_mem_retry(vm);
2485         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2486                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2487         return HRTIMER_NORESTART;
2488 }
2489
2490 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2491 {
2492         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2493
2494         wake_up(&vm->host_resp);
2495 }
2496
2497 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2498 {
2499         struct virtqueue *vq;
2500
2501         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2502                                    "guest-request");
2503         if (IS_ERR(vq))
2504                 return PTR_ERR(vq);
2505         vm->vq = vq;
2506
2507         return 0;
2508 }
2509
2510 static int virtio_mem_init_hotplug(struct virtio_mem *vm)
2511 {
2512         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2513         uint64_t unit_pages, sb_size, addr;
2514         int rc;
2515
2516         /* bad device setup - warn only */
2517         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2518                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2519                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2520         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2521                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2522                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2523         if (vm->addr < pluggable_range.start ||
2524             vm->addr + vm->region_size - 1 > pluggable_range.end)
2525                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2526                          "Some device memory is not addressable/pluggable. This can make some memory unusable.\n");
2527
2528         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2529         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2530                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2531
2532         /*
2533          * alloc_contig_range() works reliably with pageblock
2534          * granularity on ZONE_NORMAL, use pageblock_nr_pages.
2535          */
2536         sb_size = PAGE_SIZE * pageblock_nr_pages;
2537         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2538
2539         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2540                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2541                 vm->in_sbm = true;
2542                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2543                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2544                                      vm->sbm.sb_size;
2545
2546                 /* Round up to the next full memory block */
2547                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2548                        memory_block_size_bytes() - 1;
2549                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2550                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2551         } else {
2552                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2553                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2554                                         memory_block_size_bytes());
2555
2556                 if (bbm_block_size) {
2557                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2558                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2559                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2560                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2561                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2562                                          "bbm_block_size is too small");
2563                         } else {
2564                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2565                         }
2566                 }
2567
2568                 /* Round up to the next aligned big block */
2569                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2570                        vm->bbm.bb_size - 1;
2571                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2572                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2573
2574                 /* Make sure we can add two big blocks. */
2575                 vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2576                                               vm->offline_threshold);
2577         }
2578
2579         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2580                  memory_block_size_bytes());
2581         if (vm->in_sbm)
2582                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2583                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2584         else
2585                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2586                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2587
2588         /* create the parent resource for all memory */
2589         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2590         if (rc)
2591                 return rc;
2592
2593         /* use a single dynamic memory group to cover the whole memory device */
2594         if (vm->in_sbm)
2595                 unit_pages = PHYS_PFN(memory_block_size_bytes());
2596         else
2597                 unit_pages = PHYS_PFN(vm->bbm.bb_size);
2598         rc = memory_group_register_dynamic(vm->nid, unit_pages);
2599         if (rc < 0)
2600                 goto out_del_resource;
2601         vm->mgid = rc;
2602
2603         /*
2604          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2605          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2606          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2607          */
2608         if (vm->plugged_size) {
2609                 vm->unplug_all_required = true;
2610                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2611         }
2612
2613         /* register callbacks */
2614         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2615         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2616         if (rc)
2617                 goto out_unreg_group;
2618         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2619         if (rc)
2620                 goto out_unreg_mem;
2621
2622         return 0;
2623 out_unreg_mem:
2624         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2625 out_unreg_group:
2626         memory_group_unregister(vm->mgid);
2627 out_del_resource:
2628         virtio_mem_delete_resource(vm);
2629         return rc;
2630 }
2631
2632 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2633 static int virtio_mem_send_state_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
2634                                          uint64_t size)
2635 {
2636         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
2637         const struct virtio_mem_req req = {
2638                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_STATE),
2639                 .u.state.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
2640                 .u.state.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
2641         };
2642         int rc = -ENOMEM;
2643
2644         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "requesting state: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
2645                 addr + size - 1);
2646
2647         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
2648         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
2649                 return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.u.state.state);
2650         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
2651                 rc = -EINVAL;
2652                 break;
2653         default:
2654                 break;
2655         }
2656
2657         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "requesting state failed: %d\n", rc);
2658         return rc;
2659 }
2660
2661 static bool virtio_mem_vmcore_pfn_is_ram(struct vmcore_cb *cb,
2662                                          unsigned long pfn)
2663 {
2664         struct virtio_mem *vm = container_of(cb, struct virtio_mem,
2665                                              vmcore_cb);
2666         uint64_t addr = PFN_PHYS(pfn);
2667         bool is_ram;
2668         int rc;
2669
2670         if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PAGE_SIZE))
2671                 return true;
2672         if (!vm->plugged_size)
2673                 return false;
2674
2675         /*
2676          * We have to serialize device requests and access to the information
2677          * about the block queried last.
2678          */
2679         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2680
2681         addr = ALIGN_DOWN(addr, vm->device_block_size);
2682         if (addr != vm->last_block_addr) {
2683                 rc = virtio_mem_send_state_request(vm, addr,
2684                                                    vm->device_block_size);
2685                 /* On any kind of error, we're going to signal !ram. */
2686                 if (rc == VIRTIO_MEM_STATE_PLUGGED)
2687                         vm->last_block_plugged = true;
2688                 else
2689                         vm->last_block_plugged = false;
2690                 vm->last_block_addr = addr;
2691         }
2692
2693         is_ram = vm->last_block_plugged;
2694         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2695         return is_ram;
2696 }
2697 #endif /* CONFIG_PROC_VMCORE */
2698
2699 static int virtio_mem_init_kdump(struct virtio_mem *vm)
2700 {
2701 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2702         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory hot(un)plug disabled in kdump kernel\n");
2703         vm->vmcore_cb.pfn_is_ram = virtio_mem_vmcore_pfn_is_ram;
2704         register_vmcore_cb(&vm->vmcore_cb);
2705         return 0;
2706 #else /* CONFIG_PROC_VMCORE */
2707         dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel without vmcore\n");
2708         return -EBUSY;
2709 #endif /* CONFIG_PROC_VMCORE */
2710 }
2711
2712 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2713 {
2714         uint16_t node_id;
2715
2716         if (!vm->vdev->config->get) {
2717                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2718                 return -EINVAL;
2719         }
2720
2721         /* Fetch all properties that can't change. */
2722         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2723                         &vm->plugged_size);
2724         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2725                         &vm->device_block_size);
2726         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2727                         &node_id);
2728         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2729         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2730         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2731                         &vm->region_size);
2732
2733         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2734         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2735                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2736
2737         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2738         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2739         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2740                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2741         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2742                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2743
2744         /*
2745          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2746          * memory is still accessible (but not exposed to Linux).
2747          */
2748         if (vm->in_kdump)
2749                 return virtio_mem_init_kdump(vm);
2750         return virtio_mem_init_hotplug(vm);
2751 }
2752
2753 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2754 {
2755         /*
2756          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2757          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2758          */
2759         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2760
2761         if (!name)
2762                 return -ENOMEM;
2763
2764         /* Disallow mapping device memory via /dev/mem completely. */
2765         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2766                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM |
2767                                                    IORESOURCE_EXCLUSIVE);
2768         if (!vm->parent_resource) {
2769                 kfree(name);
2770                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2771                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2772                          "reloading the driver is not supported\n");
2773                 return -EBUSY;
2774         }
2775
2776         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2777         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2778         return 0;
2779 }
2780
2781 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2782 {
2783         const char *name;
2784
2785         if (!vm->parent_resource)
2786                 return;
2787
2788         name = vm->parent_resource->name;
2789         release_resource(vm->parent_resource);
2790         kfree(vm->parent_resource);
2791         kfree(name);
2792         vm->parent_resource = NULL;
2793 }
2794
2795 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2796 {
2797         return 1;
2798 }
2799
2800 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2801 {
2802         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2803
2804         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2805                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2806                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2807 }
2808
2809 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2810 {
2811         struct virtio_mem *vm;
2812         int rc;
2813
2814         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2815         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2816
2817         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2818         if (!vm)
2819                 return -ENOMEM;
2820
2821         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2822         vm->vdev = vdev;
2823         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2824         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2825         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2826         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2827         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2828         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2829         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2830         vm->in_kdump = is_kdump_kernel();
2831
2832         /* register the virtqueue */
2833         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2834         if (rc)
2835                 goto out_free_vm;
2836
2837         /* initialize the device by querying the config */
2838         rc = virtio_mem_init(vm);
2839         if (rc)
2840                 goto out_del_vq;
2841
2842         virtio_device_ready(vdev);
2843
2844         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2845         if (!vm->in_kdump) {
2846                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2847                 queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2848         }
2849
2850         return 0;
2851 out_del_vq:
2852         vdev->config->del_vqs(vdev);
2853 out_free_vm:
2854         kfree(vm);
2855         vdev->priv = NULL;
2856
2857         return rc;
2858 }
2859
2860 static void virtio_mem_deinit_hotplug(struct virtio_mem *vm)
2861 {
2862         unsigned long mb_id;
2863         int rc;
2864
2865         /*
2866          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2867          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2868          */
2869         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2870         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2871         vm->removing = true;
2872         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2873         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2874
2875         /* wait until the workqueue stopped */
2876         cancel_work_sync(&vm->wq);
2877         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2878
2879         if (vm->in_sbm) {
2880                 /*
2881                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2882                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2883                  */
2884                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2885                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2886                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2887                         BUG_ON(rc);
2888                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2889                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2890                 }
2891                 /*
2892                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2893                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2894                  * worry about them.
2895                  */
2896         }
2897
2898         /* unregister callbacks */
2899         unregister_virtio_mem_device(vm);
2900         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2901
2902         /*
2903          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2904          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2905          * away. Warn at least.
2906          */
2907         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2908                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2909                          "device still has system memory added\n");
2910         } else {
2911                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2912                 kfree_const(vm->resource_name);
2913                 memory_group_unregister(vm->mgid);
2914         }
2915
2916         /* remove all tracking data - no locking needed */
2917         if (vm->in_sbm) {
2918                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2919                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2920         } else {
2921                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2922         }
2923 }
2924
2925 static void virtio_mem_deinit_kdump(struct virtio_mem *vm)
2926 {
2927 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2928         unregister_vmcore_cb(&vm->vmcore_cb);
2929 #endif /* CONFIG_PROC_VMCORE */
2930 }
2931
2932 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2933 {
2934         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2935
2936         if (vm->in_kdump)
2937                 virtio_mem_deinit_kdump(vm);
2938         else
2939                 virtio_mem_deinit_hotplug(vm);
2940
2941         /* reset the device and cleanup the queues */
2942         virtio_reset_device(vdev);
2943         vdev->config->del_vqs(vdev);
2944
2945         kfree(vm);
2946         vdev->priv = NULL;
2947 }
2948
2949 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2950 {
2951         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2952
2953         if (unlikely(vm->in_kdump))
2954                 return;
2955
2956         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2957         virtio_mem_retry(vm);
2958 }
2959
2960 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2961 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2962 {
2963         /*
2964          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2965          * allow to suspend/hibernate.
2966          */
2967         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2968         return -EPERM;
2969 }
2970
2971 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2972 {
2973         return -EPERM;
2974 }
2975 #endif
2976
2977 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2978 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2979         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2980 #endif
2981         VIRTIO_MEM_F_UNPLUGGED_INACCESSIBLE,
2982 };
2983
2984 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2985         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2986         { 0 },
2987 };
2988
2989 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2990         .feature_table = virtio_mem_features,
2991         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2992         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2993         .driver.owner = THIS_MODULE,
2994         .id_table = virtio_mem_id_table,
2995         .probe = virtio_mem_probe,
2996         .remove = virtio_mem_remove,
2997         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2998 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2999         .freeze =       virtio_mem_freeze,
3000         .restore =      virtio_mem_restore,
3001 #endif
3002 };
3003
3004 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
3005 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
3006 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
3007 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
3008 MODULE_LICENSE("GPL");