Merge tag 'pwm/for-5.14-rc2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/thierry...
[linux-2.6-microblaze.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
24 #include <acpi/acpi_numa.h>
25
26 static bool unplug_online = true;
27 module_param(unplug_online, bool, 0644);
28 MODULE_PARM_DESC(unplug_online, "Try to unplug online memory");
29
30 static bool force_bbm;
31 module_param(force_bbm, bool, 0444);
32 MODULE_PARM_DESC(force_bbm,
33                 "Force Big Block Mode. Default is 0 (auto-selection)");
34
35 static unsigned long bbm_block_size;
36 module_param(bbm_block_size, ulong, 0444);
37 MODULE_PARM_DESC(bbm_block_size,
38                  "Big Block size in bytes. Default is 0 (auto-detection).");
39
40 static bool bbm_safe_unplug = true;
41 module_param(bbm_safe_unplug, bool, 0444);
42 MODULE_PARM_DESC(bbm_safe_unplug,
43              "Use a safe unplug mechanism in BBM, avoiding long/endless loops");
44
45 /*
46  * virtio-mem currently supports the following modes of operation:
47  *
48  * * Sub Block Mode (SBM): A Linux memory block spans 2..X subblocks (SB). The
49  *   size of a Sub Block (SB) is determined based on the device block size, the
50  *   pageblock size, and the maximum allocation granularity of the buddy.
51  *   Subblocks within a Linux memory block might either be plugged or unplugged.
52  *   Memory is added/removed to Linux MM in Linux memory block granularity.
53  *
54  * * Big Block Mode (BBM): A Big Block (BB) spans 1..X Linux memory blocks.
55  *   Memory is added/removed to Linux MM in Big Block granularity.
56  *
57  * The mode is determined automatically based on the Linux memory block size
58  * and the device block size.
59  *
60  * User space / core MM (auto onlining) is responsible for onlining added
61  * Linux memory blocks - and for selecting a zone. Linux Memory Blocks are
62  * always onlined separately, and all memory within a Linux memory block is
63  * onlined to the same zone - virtio-mem relies on this behavior.
64  */
65
66 /*
67  * State of a Linux memory block in SBM.
68  */
69 enum virtio_mem_sbm_mb_state {
70         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
71         VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED = 0,
72         /* (Partially) plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
73         VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED,
74         /* Fully plugged, fully added to Linux, offline. */
75         VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
76         /* Partially plugged, fully added to Linux, offline. */
77         VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
78         /* Fully plugged, fully added to Linux, onlined to a kernel zone. */
79         VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
80         /* Partially plugged, fully added to Linux, online to a kernel zone */
81         VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
82         /* Fully plugged, fully added to Linux, onlined to ZONE_MOVABLE. */
83         VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
84         /* Partially plugged, fully added to Linux, onlined to ZONE_MOVABLE. */
85         VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
86         VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT
87 };
88
89 /*
90  * State of a Big Block (BB) in BBM, covering 1..X Linux memory blocks.
91  */
92 enum virtio_mem_bbm_bb_state {
93         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
94         VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED = 0,
95         /* Plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
96         VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED,
97         /* Plugged and added to Linux. */
98         VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED,
99         /* All online parts are fake-offline, ready to remove. */
100         VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE,
101         VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT
102 };
103
104 struct virtio_mem {
105         struct virtio_device *vdev;
106
107         /* We might first have to unplug all memory when starting up. */
108         bool unplug_all_required;
109
110         /* Workqueue that processes the plug/unplug requests. */
111         struct work_struct wq;
112         atomic_t wq_active;
113         atomic_t config_changed;
114
115         /* Virtqueue for guest->host requests. */
116         struct virtqueue *vq;
117
118         /* Wait for a host response to a guest request. */
119         wait_queue_head_t host_resp;
120
121         /* Space for one guest request and the host response. */
122         struct virtio_mem_req req;
123         struct virtio_mem_resp resp;
124
125         /* The current size of the device. */
126         uint64_t plugged_size;
127         /* The requested size of the device. */
128         uint64_t requested_size;
129
130         /* The device block size (for communicating with the device). */
131         uint64_t device_block_size;
132         /* The determined node id for all memory of the device. */
133         int nid;
134         /* Physical start address of the memory region. */
135         uint64_t addr;
136         /* Maximum region size in bytes. */
137         uint64_t region_size;
138
139         /* The parent resource for all memory added via this device. */
140         struct resource *parent_resource;
141         /*
142          * Copy of "System RAM (virtio_mem)" to be used for
143          * add_memory_driver_managed().
144          */
145         const char *resource_name;
146
147         /*
148          * We don't want to add too much memory if it's not getting onlined,
149          * to avoid running OOM. Besides this threshold, we allow to have at
150          * least two offline blocks at a time (whatever is bigger).
151          */
152 #define VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD            (1024 * 1024 * 1024)
153         atomic64_t offline_size;
154         uint64_t offline_threshold;
155
156         /* If set, the driver is in SBM, otherwise in BBM. */
157         bool in_sbm;
158
159         union {
160                 struct {
161                         /* Id of the first memory block of this device. */
162                         unsigned long first_mb_id;
163                         /* Id of the last usable memory block of this device. */
164                         unsigned long last_usable_mb_id;
165                         /* Id of the next memory bock to prepare when needed. */
166                         unsigned long next_mb_id;
167
168                         /* The subblock size. */
169                         uint64_t sb_size;
170                         /* The number of subblocks per Linux memory block. */
171                         uint32_t sbs_per_mb;
172
173                         /* Summary of all memory block states. */
174                         unsigned long mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT];
175
176                         /*
177                          * One byte state per memory block. Allocated via
178                          * vmalloc(). Resized (alloc+copy+free) on demand.
179                          *
180                          * With 128 MiB memory blocks, we have states for 512
181                          * GiB of memory in one 4 KiB page.
182                          */
183                         uint8_t *mb_states;
184
185                         /*
186                          * Bitmap: one bit per subblock. Allocated similar to
187                          * sbm.mb_states.
188                          *
189                          * A set bit means the corresponding subblock is
190                          * plugged, otherwise it's unblocked.
191                          *
192                          * With 4 MiB subblocks, we manage 128 GiB of memory
193                          * in one 4 KiB page.
194                          */
195                         unsigned long *sb_states;
196                 } sbm;
197
198                 struct {
199                         /* Id of the first big block of this device. */
200                         unsigned long first_bb_id;
201                         /* Id of the last usable big block of this device. */
202                         unsigned long last_usable_bb_id;
203                         /* Id of the next device bock to prepare when needed. */
204                         unsigned long next_bb_id;
205
206                         /* Summary of all big block states. */
207                         unsigned long bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT];
208
209                         /* One byte state per big block. See sbm.mb_states. */
210                         uint8_t *bb_states;
211
212                         /* The block size used for plugging/adding/removing. */
213                         uint64_t bb_size;
214                 } bbm;
215         };
216
217         /*
218          * Mutex that protects the sbm.mb_count, sbm.mb_states,
219          * sbm.sb_states, bbm.bb_count, and bbm.bb_states
220          *
221          * When this lock is held the pointers can't change, ONLINE and
222          * OFFLINE blocks can't change the state and no subblocks will get
223          * plugged/unplugged.
224          */
225         struct mutex hotplug_mutex;
226         bool hotplug_active;
227
228         /* An error occurred we cannot handle - stop processing requests. */
229         bool broken;
230
231         /* The driver is being removed. */
232         spinlock_t removal_lock;
233         bool removing;
234
235         /* Timer for retrying to plug/unplug memory. */
236         struct hrtimer retry_timer;
237         unsigned int retry_timer_ms;
238 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS           50000
239 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS           300000
240
241         /* Memory notifier (online/offline events). */
242         struct notifier_block memory_notifier;
243
244         /* Next device in the list of virtio-mem devices. */
245         struct list_head next;
246 };
247
248 /*
249  * We have to share a single online_page callback among all virtio-mem
250  * devices. We use RCU to iterate the list in the callback.
251  */
252 static DEFINE_MUTEX(virtio_mem_mutex);
253 static LIST_HEAD(virtio_mem_devices);
254
255 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order);
256 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
257                                                   unsigned long nr_pages);
258 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
259                                                    unsigned long nr_pages);
260 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm);
261
262 /*
263  * Register a virtio-mem device so it will be considered for the online_page
264  * callback.
265  */
266 static int register_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
267 {
268         int rc = 0;
269
270         /* First device registers the callback. */
271         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
272         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
273                 rc = set_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
274         if (!rc)
275                 list_add_rcu(&vm->next, &virtio_mem_devices);
276         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
277
278         return rc;
279 }
280
281 /*
282  * Unregister a virtio-mem device so it will no longer be considered for the
283  * online_page callback.
284  */
285 static void unregister_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
286 {
287         /* Last device unregisters the callback. */
288         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
289         list_del_rcu(&vm->next);
290         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
291                 restore_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
292         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
293
294         synchronize_rcu();
295 }
296
297 /*
298  * Calculate the memory block id of a given address.
299  */
300 static unsigned long virtio_mem_phys_to_mb_id(unsigned long addr)
301 {
302         return addr / memory_block_size_bytes();
303 }
304
305 /*
306  * Calculate the physical start address of a given memory block id.
307  */
308 static unsigned long virtio_mem_mb_id_to_phys(unsigned long mb_id)
309 {
310         return mb_id * memory_block_size_bytes();
311 }
312
313 /*
314  * Calculate the big block id of a given address.
315  */
316 static unsigned long virtio_mem_phys_to_bb_id(struct virtio_mem *vm,
317                                               uint64_t addr)
318 {
319         return addr / vm->bbm.bb_size;
320 }
321
322 /*
323  * Calculate the physical start address of a given big block id.
324  */
325 static uint64_t virtio_mem_bb_id_to_phys(struct virtio_mem *vm,
326                                          unsigned long bb_id)
327 {
328         return bb_id * vm->bbm.bb_size;
329 }
330
331 /*
332  * Calculate the subblock id of a given address.
333  */
334 static unsigned long virtio_mem_phys_to_sb_id(struct virtio_mem *vm,
335                                               unsigned long addr)
336 {
337         const unsigned long mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
338         const unsigned long mb_addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
339
340         return (addr - mb_addr) / vm->sbm.sb_size;
341 }
342
343 /*
344  * Set the state of a big block, taking care of the state counter.
345  */
346 static void virtio_mem_bbm_set_bb_state(struct virtio_mem *vm,
347                                         unsigned long bb_id,
348                                         enum virtio_mem_bbm_bb_state state)
349 {
350         const unsigned long idx = bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
351         enum virtio_mem_bbm_bb_state old_state;
352
353         old_state = vm->bbm.bb_states[idx];
354         vm->bbm.bb_states[idx] = state;
355
356         BUG_ON(vm->bbm.bb_count[old_state] == 0);
357         vm->bbm.bb_count[old_state]--;
358         vm->bbm.bb_count[state]++;
359 }
360
361 /*
362  * Get the state of a big block.
363  */
364 static enum virtio_mem_bbm_bb_state virtio_mem_bbm_get_bb_state(struct virtio_mem *vm,
365                                                                 unsigned long bb_id)
366 {
367         return vm->bbm.bb_states[bb_id - vm->bbm.first_bb_id];
368 }
369
370 /*
371  * Prepare the big block state array for the next big block.
372  */
373 static int virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm)
374 {
375         unsigned long old_bytes = vm->bbm.next_bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
376         unsigned long new_bytes = old_bytes + 1;
377         int old_pages = PFN_UP(old_bytes);
378         int new_pages = PFN_UP(new_bytes);
379         uint8_t *new_array;
380
381         if (vm->bbm.bb_states && old_pages == new_pages)
382                 return 0;
383
384         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
385         if (!new_array)
386                 return -ENOMEM;
387
388         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
389         if (vm->bbm.bb_states)
390                 memcpy(new_array, vm->bbm.bb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
391         vfree(vm->bbm.bb_states);
392         vm->bbm.bb_states = new_array;
393         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
394
395         return 0;
396 }
397
398 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb(_vm, _bb_id, _state) \
399         for (_bb_id = vm->bbm.first_bb_id; \
400              _bb_id < vm->bbm.next_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
401              _bb_id++) \
402                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
403
404 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(_vm, _bb_id, _state) \
405         for (_bb_id = vm->bbm.next_bb_id - 1; \
406              _bb_id >= vm->bbm.first_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
407              _bb_id--) \
408                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
409
410 /*
411  * Set the state of a memory block, taking care of the state counter.
412  */
413 static void virtio_mem_sbm_set_mb_state(struct virtio_mem *vm,
414                                         unsigned long mb_id, uint8_t state)
415 {
416         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
417         uint8_t old_state;
418
419         old_state = vm->sbm.mb_states[idx];
420         vm->sbm.mb_states[idx] = state;
421
422         BUG_ON(vm->sbm.mb_count[old_state] == 0);
423         vm->sbm.mb_count[old_state]--;
424         vm->sbm.mb_count[state]++;
425 }
426
427 /*
428  * Get the state of a memory block.
429  */
430 static uint8_t virtio_mem_sbm_get_mb_state(struct virtio_mem *vm,
431                                            unsigned long mb_id)
432 {
433         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
434
435         return vm->sbm.mb_states[idx];
436 }
437
438 /*
439  * Prepare the state array for the next memory block.
440  */
441 static int virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
442 {
443         int old_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id);
444         int new_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id + 1);
445         uint8_t *new_array;
446
447         if (vm->sbm.mb_states && old_pages == new_pages)
448                 return 0;
449
450         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
451         if (!new_array)
452                 return -ENOMEM;
453
454         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
455         if (vm->sbm.mb_states)
456                 memcpy(new_array, vm->sbm.mb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
457         vfree(vm->sbm.mb_states);
458         vm->sbm.mb_states = new_array;
459         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
460
461         return 0;
462 }
463
464 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb(_vm, _mb_id, _state) \
465         for (_mb_id = _vm->sbm.first_mb_id; \
466              _mb_id < _vm->sbm.next_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
467              _mb_id++) \
468                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
469
470 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(_vm, _mb_id, _state) \
471         for (_mb_id = _vm->sbm.next_mb_id - 1; \
472              _mb_id >= _vm->sbm.first_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
473              _mb_id--) \
474                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
475
476 /*
477  * Calculate the bit number in the subblock bitmap for the given subblock
478  * inside the given memory block.
479  */
480 static int virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(struct virtio_mem *vm,
481                                           unsigned long mb_id, int sb_id)
482 {
483         return (mb_id - vm->sbm.first_mb_id) * vm->sbm.sbs_per_mb + sb_id;
484 }
485
486 /*
487  * Mark all selected subblocks plugged.
488  *
489  * Will not modify the state of the memory block.
490  */
491 static void virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
492                                           unsigned long mb_id, int sb_id,
493                                           int count)
494 {
495         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
496
497         __bitmap_set(vm->sbm.sb_states, bit, count);
498 }
499
500 /*
501  * Mark all selected subblocks unplugged.
502  *
503  * Will not modify the state of the memory block.
504  */
505 static void virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
506                                             unsigned long mb_id, int sb_id,
507                                             int count)
508 {
509         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
510
511         __bitmap_clear(vm->sbm.sb_states, bit, count);
512 }
513
514 /*
515  * Test if all selected subblocks are plugged.
516  */
517 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
518                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
519                                            int count)
520 {
521         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
522
523         if (count == 1)
524                 return test_bit(bit, vm->sbm.sb_states);
525
526         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
527         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
528                bit + count;
529 }
530
531 /*
532  * Test if all selected subblocks are unplugged.
533  */
534 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
535                                              unsigned long mb_id, int sb_id,
536                                              int count)
537 {
538         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
539
540         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
541         return find_next_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
542                bit + count;
543 }
544
545 /*
546  * Find the first unplugged subblock. Returns vm->sbm.sbs_per_mb in case there is
547  * none.
548  */
549 static int virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(struct virtio_mem *vm,
550                                             unsigned long mb_id)
551 {
552         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, 0);
553
554         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states,
555                                   bit + vm->sbm.sbs_per_mb, bit) - bit;
556 }
557
558 /*
559  * Prepare the subblock bitmap for the next memory block.
560  */
561 static int virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
562 {
563         const unsigned long old_nb_mb = vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
564         const unsigned long old_nb_bits = old_nb_mb * vm->sbm.sbs_per_mb;
565         const unsigned long new_nb_bits = (old_nb_mb + 1) * vm->sbm.sbs_per_mb;
566         int old_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(old_nb_bits) * sizeof(long));
567         int new_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(new_nb_bits) * sizeof(long));
568         unsigned long *new_bitmap, *old_bitmap;
569
570         if (vm->sbm.sb_states && old_pages == new_pages)
571                 return 0;
572
573         new_bitmap = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
574         if (!new_bitmap)
575                 return -ENOMEM;
576
577         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
578         if (new_bitmap)
579                 memcpy(new_bitmap, vm->sbm.sb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
580
581         old_bitmap = vm->sbm.sb_states;
582         vm->sbm.sb_states = new_bitmap;
583         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
584
585         vfree(old_bitmap);
586         return 0;
587 }
588
589 /*
590  * Test if we could add memory without creating too much offline memory -
591  * to avoid running OOM if memory is getting onlined deferred.
592  */
593 static bool virtio_mem_could_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t size)
594 {
595         if (WARN_ON_ONCE(size > vm->offline_threshold))
596                 return false;
597
598         return atomic64_read(&vm->offline_size) + size <= vm->offline_threshold;
599 }
600
601 /*
602  * Try adding memory to Linux. Will usually only fail if out of memory.
603  *
604  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
605  * onlining code).
606  *
607  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
608  */
609 static int virtio_mem_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
610                                  uint64_t size)
611 {
612         int rc;
613
614         /*
615          * When force-unloading the driver and we still have memory added to
616          * Linux, the resource name has to stay.
617          */
618         if (!vm->resource_name) {
619                 vm->resource_name = kstrdup_const("System RAM (virtio_mem)",
620                                                   GFP_KERNEL);
621                 if (!vm->resource_name)
622                         return -ENOMEM;
623         }
624
625         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "adding memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
626                 addr + size - 1);
627         /* Memory might get onlined immediately. */
628         atomic64_add(size, &vm->offline_size);
629         rc = add_memory_driver_managed(vm->nid, addr, size, vm->resource_name,
630                                        MHP_MERGE_RESOURCE);
631         if (rc) {
632                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
633                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "adding memory failed: %d\n", rc);
634                 /*
635                  * TODO: Linux MM does not properly clean up yet in all cases
636                  * where adding of memory failed - especially on -ENOMEM.
637                  */
638         }
639         return rc;
640 }
641
642 /*
643  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a single Linux memory block.
644  */
645 static int virtio_mem_sbm_add_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
646 {
647         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
648         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
649
650         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
651 }
652
653 /*
654  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a big block.
655  */
656 static int virtio_mem_bbm_add_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
657 {
658         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
659         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
660
661         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
662 }
663
664 /*
665  * Try removing memory from Linux. Will only fail if memory blocks aren't
666  * offline.
667  *
668  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
669  * onlining code).
670  *
671  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
672  */
673 static int virtio_mem_remove_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
674                                     uint64_t size)
675 {
676         int rc;
677
678         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
679                 addr + size - 1);
680         rc = remove_memory(vm->nid, addr, size);
681         if (!rc) {
682                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
683                 /*
684                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
685                  * immediately instead of waiting.
686                  */
687                 virtio_mem_retry(vm);
688         } else {
689                 dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory failed: %d\n", rc);
690         }
691         return rc;
692 }
693
694 /*
695  * See virtio_mem_remove_memory(): Try removing a single Linux memory block.
696  */
697 static int virtio_mem_sbm_remove_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
698 {
699         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
700         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
701
702         return virtio_mem_remove_memory(vm, addr, size);
703 }
704
705 /*
706  * Try offlining and removing memory from Linux.
707  *
708  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
709  * onlining code).
710  *
711  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
712  */
713 static int virtio_mem_offline_and_remove_memory(struct virtio_mem *vm,
714                                                 uint64_t addr,
715                                                 uint64_t size)
716 {
717         int rc;
718
719         dev_dbg(&vm->vdev->dev,
720                 "offlining and removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
721                 addr + size - 1);
722
723         rc = offline_and_remove_memory(vm->nid, addr, size);
724         if (!rc) {
725                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
726                 /*
727                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
728                  * immediately instead of waiting.
729                  */
730                 virtio_mem_retry(vm);
731         } else {
732                 dev_dbg(&vm->vdev->dev,
733                         "offlining and removing memory failed: %d\n", rc);
734         }
735         return rc;
736 }
737
738 /*
739  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try offlining and removing
740  * a single Linux memory block.
741  */
742 static int virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(struct virtio_mem *vm,
743                                                 unsigned long mb_id)
744 {
745         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
746         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
747
748         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
749 }
750
751 /*
752  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try to offline and remove a
753  * all Linux memory blocks covered by the big block.
754  */
755 static int virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(struct virtio_mem *vm,
756                                                 unsigned long bb_id)
757 {
758         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
759         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
760
761         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
762 }
763
764 /*
765  * Trigger the workqueue so the device can perform its magic.
766  */
767 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm)
768 {
769         unsigned long flags;
770
771         spin_lock_irqsave(&vm->removal_lock, flags);
772         if (!vm->removing)
773                 queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
774         spin_unlock_irqrestore(&vm->removal_lock, flags);
775 }
776
777 static int virtio_mem_translate_node_id(struct virtio_mem *vm, uint16_t node_id)
778 {
779         int node = NUMA_NO_NODE;
780
781 #if defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
782         if (virtio_has_feature(vm->vdev, VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM))
783                 node = pxm_to_node(node_id);
784 #endif
785         return node;
786 }
787
788 /*
789  * Test if a virtio-mem device overlaps with the given range. Can be called
790  * from (notifier) callbacks lockless.
791  */
792 static bool virtio_mem_overlaps_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
793                                       uint64_t size)
794 {
795         return start < vm->addr + vm->region_size && vm->addr < start + size;
796 }
797
798 /*
799  * Test if a virtio-mem device contains a given range. Can be called from
800  * (notifier) callbacks lockless.
801  */
802 static bool virtio_mem_contains_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
803                                       uint64_t size)
804 {
805         return start >= vm->addr && start + size <= vm->addr + vm->region_size;
806 }
807
808 static int virtio_mem_sbm_notify_going_online(struct virtio_mem *vm,
809                                               unsigned long mb_id)
810 {
811         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
812         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
813         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
814                 return NOTIFY_OK;
815         default:
816                 break;
817         }
818         dev_warn_ratelimited(&vm->vdev->dev,
819                              "memory block onlining denied\n");
820         return NOTIFY_BAD;
821 }
822
823 static void virtio_mem_sbm_notify_offline(struct virtio_mem *vm,
824                                           unsigned long mb_id)
825 {
826         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
827         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
828         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
829                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
830                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
831                 break;
832         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
833         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
834                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
835                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
836                 break;
837         default:
838                 BUG();
839                 break;
840         }
841 }
842
843 static void virtio_mem_sbm_notify_online(struct virtio_mem *vm,
844                                          unsigned long mb_id,
845                                          unsigned long start_pfn)
846 {
847         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(start_pfn)) ==
848                                 ZONE_MOVABLE;
849         int new_state;
850
851         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
852         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
853                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL;
854                 if (is_movable)
855                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL;
856                 break;
857         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
858                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL;
859                 if (is_movable)
860                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE;
861                 break;
862         default:
863                 BUG();
864                 break;
865         }
866         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
867 }
868
869 static void virtio_mem_sbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
870                                                 unsigned long mb_id)
871 {
872         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
873         unsigned long pfn;
874         int sb_id;
875
876         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
877                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
878                         continue;
879                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
880                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
881                 virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
882         }
883 }
884
885 static void virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
886                                                  unsigned long mb_id)
887 {
888         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
889         unsigned long pfn;
890         int sb_id;
891
892         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
893                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
894                         continue;
895                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
896                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
897                 virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
898         }
899 }
900
901 static void virtio_mem_bbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
902                                                 unsigned long bb_id,
903                                                 unsigned long pfn,
904                                                 unsigned long nr_pages)
905 {
906         /*
907          * When marked as "fake-offline", all online memory of this device block
908          * is allocated by us. Otherwise, we don't have any memory allocated.
909          */
910         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
911             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
912                 return;
913         virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
914 }
915
916 static void virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
917                                                  unsigned long bb_id,
918                                                  unsigned long pfn,
919                                                  unsigned long nr_pages)
920 {
921         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
922             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
923                 return;
924         virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
925 }
926
927 /*
928  * This callback will either be called synchronously from add_memory() or
929  * asynchronously (e.g., triggered via user space). We have to be careful
930  * with locking when calling add_memory().
931  */
932 static int virtio_mem_memory_notifier_cb(struct notifier_block *nb,
933                                          unsigned long action, void *arg)
934 {
935         struct virtio_mem *vm = container_of(nb, struct virtio_mem,
936                                              memory_notifier);
937         struct memory_notify *mhp = arg;
938         const unsigned long start = PFN_PHYS(mhp->start_pfn);
939         const unsigned long size = PFN_PHYS(mhp->nr_pages);
940         int rc = NOTIFY_OK;
941         unsigned long id;
942
943         if (!virtio_mem_overlaps_range(vm, start, size))
944                 return NOTIFY_DONE;
945
946         if (vm->in_sbm) {
947                 id = virtio_mem_phys_to_mb_id(start);
948                 /*
949                  * In SBM, we add memory in separate memory blocks - we expect
950                  * it to be onlined/offlined in the same granularity. Bail out
951                  * if this ever changes.
952                  */
953                 if (WARN_ON_ONCE(size != memory_block_size_bytes() ||
954                                  !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes())))
955                         return NOTIFY_BAD;
956         } else {
957                 id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start);
958                 /*
959                  * In BBM, we only care about onlining/offlining happening
960                  * within a single big block, we don't care about the
961                  * actual granularity as we don't track individual Linux
962                  * memory blocks.
963                  */
964                 if (WARN_ON_ONCE(id != virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start + size - 1)))
965                         return NOTIFY_BAD;
966         }
967
968         /*
969          * Avoid circular locking lockdep warnings. We lock the mutex
970          * e.g., in MEM_GOING_ONLINE and unlock it in MEM_ONLINE. The
971          * blocking_notifier_call_chain() has it's own lock, which gets unlocked
972          * between both notifier calls and will bail out. False positive.
973          */
974         lockdep_off();
975
976         switch (action) {
977         case MEM_GOING_OFFLINE:
978                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
979                 if (vm->removing) {
980                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
981                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
982                         break;
983                 }
984                 vm->hotplug_active = true;
985                 if (vm->in_sbm)
986                         virtio_mem_sbm_notify_going_offline(vm, id);
987                 else
988                         virtio_mem_bbm_notify_going_offline(vm, id,
989                                                             mhp->start_pfn,
990                                                             mhp->nr_pages);
991                 break;
992         case MEM_GOING_ONLINE:
993                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
994                 if (vm->removing) {
995                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
996                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
997                         break;
998                 }
999                 vm->hotplug_active = true;
1000                 if (vm->in_sbm)
1001                         rc = virtio_mem_sbm_notify_going_online(vm, id);
1002                 break;
1003         case MEM_OFFLINE:
1004                 if (vm->in_sbm)
1005                         virtio_mem_sbm_notify_offline(vm, id);
1006
1007                 atomic64_add(size, &vm->offline_size);
1008                 /*
1009                  * Trigger the workqueue. Now that we have some offline memory,
1010                  * maybe we can handle pending unplug requests.
1011                  */
1012                 if (!unplug_online)
1013                         virtio_mem_retry(vm);
1014
1015                 vm->hotplug_active = false;
1016                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1017                 break;
1018         case MEM_ONLINE:
1019                 if (vm->in_sbm)
1020                         virtio_mem_sbm_notify_online(vm, id, mhp->start_pfn);
1021
1022                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
1023                 /*
1024                  * Start adding more memory once we onlined half of our
1025                  * threshold. Don't trigger if it's possibly due to our actipn
1026                  * (e.g., us adding memory which gets onlined immediately from
1027                  * the core).
1028                  */
1029                 if (!atomic_read(&vm->wq_active) &&
1030                     virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->offline_threshold / 2))
1031                         virtio_mem_retry(vm);
1032
1033                 vm->hotplug_active = false;
1034                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1035                 break;
1036         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1037                 if (!vm->hotplug_active)
1038                         break;
1039                 if (vm->in_sbm)
1040                         virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(vm, id);
1041                 else
1042                         virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(vm, id,
1043                                                              mhp->start_pfn,
1044                                                              mhp->nr_pages);
1045                 vm->hotplug_active = false;
1046                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1047                 break;
1048         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1049                 if (!vm->hotplug_active)
1050                         break;
1051                 vm->hotplug_active = false;
1052                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1053                 break;
1054         default:
1055                 break;
1056         }
1057
1058         lockdep_on();
1059
1060         return rc;
1061 }
1062
1063 /*
1064  * Set a range of pages PG_offline. Remember pages that were never onlined
1065  * (via generic_online_page()) using PageDirty().
1066  */
1067 static void virtio_mem_set_fake_offline(unsigned long pfn,
1068                                         unsigned long nr_pages, bool onlined)
1069 {
1070         page_offline_begin();
1071         for (; nr_pages--; pfn++) {
1072                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1073
1074                 __SetPageOffline(page);
1075                 if (!onlined) {
1076                         SetPageDirty(page);
1077                         /* FIXME: remove after cleanups */
1078                         ClearPageReserved(page);
1079                 }
1080         }
1081         page_offline_end();
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Clear PG_offline from a range of pages. If the pages were never onlined,
1086  * (via generic_online_page()), clear PageDirty().
1087  */
1088 static void virtio_mem_clear_fake_offline(unsigned long pfn,
1089                                           unsigned long nr_pages, bool onlined)
1090 {
1091         for (; nr_pages--; pfn++) {
1092                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1093
1094                 __ClearPageOffline(page);
1095                 if (!onlined)
1096                         ClearPageDirty(page);
1097         }
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Release a range of fake-offline pages to the buddy, effectively
1102  * fake-onlining them.
1103  */
1104 static void virtio_mem_fake_online(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1105 {
1106         const unsigned long max_nr_pages = MAX_ORDER_NR_PAGES;
1107         unsigned long i;
1108
1109         /*
1110          * We are always called at least with MAX_ORDER_NR_PAGES
1111          * granularity/alignment (e.g., the way subblocks work). All pages
1112          * inside such a block are alike.
1113          */
1114         for (i = 0; i < nr_pages; i += max_nr_pages) {
1115                 struct page *page = pfn_to_page(pfn + i);
1116
1117                 /*
1118                  * If the page is PageDirty(), it was kept fake-offline when
1119                  * onlining the memory block. Otherwise, it was allocated
1120                  * using alloc_contig_range(). All pages in a subblock are
1121                  * alike.
1122                  */
1123                 if (PageDirty(page)) {
1124                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1125                                                       false);
1126                         generic_online_page(page, MAX_ORDER - 1);
1127                 } else {
1128                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1129                                                       true);
1130                         free_contig_range(pfn + i, max_nr_pages);
1131                         adjust_managed_page_count(page, max_nr_pages);
1132                 }
1133         }
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Try to allocate a range, marking pages fake-offline, effectively
1138  * fake-offlining them.
1139  */
1140 static int virtio_mem_fake_offline(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1141 {
1142         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(pfn)) ==
1143                                 ZONE_MOVABLE;
1144         int rc, retry_count;
1145
1146         /*
1147          * TODO: We want an alloc_contig_range() mode that tries to allocate
1148          * harder (e.g., dealing with temporarily pinned pages, PCP), especially
1149          * with ZONE_MOVABLE. So for now, retry a couple of times with
1150          * ZONE_MOVABLE before giving up - because that zone is supposed to give
1151          * some guarantees.
1152          */
1153         for (retry_count = 0; retry_count < 5; retry_count++) {
1154                 rc = alloc_contig_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE,
1155                                         GFP_KERNEL);
1156                 if (rc == -ENOMEM)
1157                         /* whoops, out of memory */
1158                         return rc;
1159                 else if (rc && !is_movable)
1160                         break;
1161                 else if (rc)
1162                         continue;
1163
1164                 virtio_mem_set_fake_offline(pfn, nr_pages, true);
1165                 adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1166                 return 0;
1167         }
1168
1169         return -EBUSY;
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Handle fake-offline pages when memory is going offline - such that the
1174  * pages can be skipped by mm-core when offlining.
1175  */
1176 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
1177                                                   unsigned long nr_pages)
1178 {
1179         struct page *page;
1180         unsigned long i;
1181
1182         /*
1183          * Drop our reference to the pages so the memory can get offlined
1184          * and add the unplugged pages to the managed page counters (so
1185          * offlining code can correctly subtract them again).
1186          */
1187         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), nr_pages);
1188         /* Drop our reference to the pages so the memory can get offlined. */
1189         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1190                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1191                 if (WARN_ON(!page_ref_dec_and_test(page)))
1192                         dump_page(page, "fake-offline page referenced");
1193         }
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Handle fake-offline pages when memory offlining is canceled - to undo
1198  * what we did in virtio_mem_fake_offline_going_offline().
1199  */
1200 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
1201                                                    unsigned long nr_pages)
1202 {
1203         unsigned long i;
1204
1205         /*
1206          * Get the reference we dropped when going offline and subtract the
1207          * unplugged pages from the managed page counters.
1208          */
1209         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1210         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1211                 page_ref_inc(pfn_to_page(pfn + i));
1212 }
1213
1214 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order)
1215 {
1216         const unsigned long addr = page_to_phys(page);
1217         unsigned long id, sb_id;
1218         struct virtio_mem *vm;
1219         bool do_online;
1220
1221         rcu_read_lock();
1222         list_for_each_entry_rcu(vm, &virtio_mem_devices, next) {
1223                 if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PFN_PHYS(1 << order)))
1224                         continue;
1225
1226                 if (vm->in_sbm) {
1227                         /*
1228                          * We exploit here that subblocks have at least
1229                          * MAX_ORDER_NR_PAGES size/alignment - so we cannot
1230                          * cross subblocks within one call.
1231                          */
1232                         id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
1233                         sb_id = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, addr);
1234                         do_online = virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id,
1235                                                                    sb_id, 1);
1236                 } else {
1237                         /*
1238                          * If the whole block is marked fake offline, keep
1239                          * everything that way.
1240                          */
1241                         id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
1242                         do_online = virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, id) !=
1243                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE;
1244                 }
1245                 if (do_online)
1246                         generic_online_page(page, order);
1247                 else
1248                         virtio_mem_set_fake_offline(PFN_DOWN(addr), 1 << order,
1249                                                     false);
1250                 rcu_read_unlock();
1251                 return;
1252         }
1253         rcu_read_unlock();
1254
1255         /* not virtio-mem memory, but e.g., a DIMM. online it */
1256         generic_online_page(page, order);
1257 }
1258
1259 static uint64_t virtio_mem_send_request(struct virtio_mem *vm,
1260                                         const struct virtio_mem_req *req)
1261 {
1262         struct scatterlist *sgs[2], sg_req, sg_resp;
1263         unsigned int len;
1264         int rc;
1265
1266         /* don't use the request residing on the stack (vaddr) */
1267         vm->req = *req;
1268
1269         /* out: buffer for request */
1270         sg_init_one(&sg_req, &vm->req, sizeof(vm->req));
1271         sgs[0] = &sg_req;
1272
1273         /* in: buffer for response */
1274         sg_init_one(&sg_resp, &vm->resp, sizeof(vm->resp));
1275         sgs[1] = &sg_resp;
1276
1277         rc = virtqueue_add_sgs(vm->vq, sgs, 1, 1, vm, GFP_KERNEL);
1278         if (rc < 0)
1279                 return rc;
1280
1281         virtqueue_kick(vm->vq);
1282
1283         /* wait for a response */
1284         wait_event(vm->host_resp, virtqueue_get_buf(vm->vq, &len));
1285
1286         return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.type);
1287 }
1288
1289 static int virtio_mem_send_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1290                                         uint64_t size)
1291 {
1292         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1293         const struct virtio_mem_req req = {
1294                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_PLUG),
1295                 .u.plug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1296                 .u.plug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1297         };
1298         int rc = -ENOMEM;
1299
1300         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1301                 return -EAGAIN;
1302
1303         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1304                 addr + size - 1);
1305
1306         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1307         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1308                 vm->plugged_size += size;
1309                 return 0;
1310         case VIRTIO_MEM_RESP_NACK:
1311                 rc = -EAGAIN;
1312                 break;
1313         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1314                 rc = -ETXTBSY;
1315                 break;
1316         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1317                 rc = -EINVAL;
1318                 break;
1319         default:
1320                 break;
1321         }
1322
1323         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory failed: %d\n", rc);
1324         return rc;
1325 }
1326
1327 static int virtio_mem_send_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1328                                           uint64_t size)
1329 {
1330         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1331         const struct virtio_mem_req req = {
1332                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG),
1333                 .u.unplug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1334                 .u.unplug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1335         };
1336         int rc = -ENOMEM;
1337
1338         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1339                 return -EAGAIN;
1340
1341         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1342                 addr + size - 1);
1343
1344         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1345         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1346                 vm->plugged_size -= size;
1347                 return 0;
1348         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1349                 rc = -ETXTBSY;
1350                 break;
1351         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1352                 rc = -EINVAL;
1353                 break;
1354         default:
1355                 break;
1356         }
1357
1358         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory failed: %d\n", rc);
1359         return rc;
1360 }
1361
1362 static int virtio_mem_send_unplug_all_request(struct virtio_mem *vm)
1363 {
1364         const struct virtio_mem_req req = {
1365                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG_ALL),
1366         };
1367         int rc = -ENOMEM;
1368
1369         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory");
1370
1371         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1372         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1373                 vm->unplug_all_required = false;
1374                 vm->plugged_size = 0;
1375                 /* usable region might have shrunk */
1376                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
1377                 return 0;
1378         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1379                 rc = -ETXTBSY;
1380                 break;
1381         default:
1382                 break;
1383         }
1384
1385         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory failed: %d\n", rc);
1386         return rc;
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Plug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1391  * of the memory block.
1392  */
1393 static int virtio_mem_sbm_plug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1394                                   int sb_id, int count)
1395 {
1396         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1397                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1398         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1399         int rc;
1400
1401         rc = virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1402         if (!rc)
1403                 virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1404         return rc;
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Unplug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1409  * of the memory block.
1410  */
1411 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1412                                     int sb_id, int count)
1413 {
1414         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1415                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1416         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1417         int rc;
1418
1419         rc = virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1420         if (!rc)
1421                 virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1422         return rc;
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Request to unplug a big block.
1427  *
1428  * Will not modify the state of the big block.
1429  */
1430 static int virtio_mem_bbm_unplug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1431 {
1432         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1433         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1434
1435         return virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Request to plug a big block.
1440  *
1441  * Will not modify the state of the big block.
1442  */
1443 static int virtio_mem_bbm_plug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1444 {
1445         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1446         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1447
1448         return virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1449 }
1450
1451 /*
1452  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a offline or not-added
1453  * memory block. Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of
1454  * skipping it).
1455  *
1456  * Will not modify the state of the memory block.
1457  *
1458  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1459  */
1460 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(struct virtio_mem *vm,
1461                                             unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1462 {
1463         int sb_id, count;
1464         int rc;
1465
1466         sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1;
1467         while (*nb_sb) {
1468                 /* Find the next candidate subblock */
1469                 while (sb_id >= 0 &&
1470                        virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1471                         sb_id--;
1472                 if (sb_id < 0)
1473                         break;
1474                 /* Try to unplug multiple subblocks at a time */
1475                 count = 1;
1476                 while (count < *nb_sb && sb_id > 0 &&
1477                        virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id - 1, 1)) {
1478                         count++;
1479                         sb_id--;
1480                 }
1481
1482                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1483                 if (rc)
1484                         return rc;
1485                 *nb_sb -= count;
1486                 sb_id--;
1487         }
1488
1489         return 0;
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Unplug all plugged subblocks of an offline or not-added memory block.
1494  *
1495  * Will not modify the state of the memory block.
1496  *
1497  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1498  */
1499 static int virtio_mem_sbm_unplug_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
1500 {
1501         uint64_t nb_sb = vm->sbm.sbs_per_mb;
1502
1503         return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, &nb_sb);
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Prepare tracking data for the next memory block.
1508  */
1509 static int virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm,
1510                                           unsigned long *mb_id)
1511 {
1512         int rc;
1513
1514         if (vm->sbm.next_mb_id > vm->sbm.last_usable_mb_id)
1515                 return -ENOSPC;
1516
1517         /* Resize the state array if required. */
1518         rc = virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(vm);
1519         if (rc)
1520                 return rc;
1521
1522         /* Resize the subblock bitmap if required. */
1523         rc = virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(vm);
1524         if (rc)
1525                 return rc;
1526
1527         vm->sbm.mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED]++;
1528         *mb_id = vm->sbm.next_mb_id++;
1529         return 0;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Try to plug the desired number of subblocks and add the memory block
1534  * to Linux.
1535  *
1536  * Will modify the state of the memory block.
1537  */
1538 static int virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(struct virtio_mem *vm,
1539                                           unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1540 {
1541         const int count = min_t(int, *nb_sb, vm->sbm.sbs_per_mb);
1542         int rc;
1543
1544         if (WARN_ON_ONCE(!count))
1545                 return -EINVAL;
1546
1547         /*
1548          * Plug the requested number of subblocks before adding it to linux,
1549          * so that onlining will directly online all plugged subblocks.
1550          */
1551         rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, 0, count);
1552         if (rc)
1553                 return rc;
1554
1555         /*
1556          * Mark the block properly offline before adding it to Linux,
1557          * so the memory notifiers will find the block in the right state.
1558          */
1559         if (count == vm->sbm.sbs_per_mb)
1560                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1561                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1562         else
1563                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1564                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1565
1566         /* Add the memory block to linux - if that fails, try to unplug. */
1567         rc = virtio_mem_sbm_add_mb(vm, mb_id);
1568         if (rc) {
1569                 int new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED;
1570
1571                 if (virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, 0, count))
1572                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED;
1573                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
1574                 return rc;
1575         }
1576
1577         *nb_sb -= count;
1578         return 0;
1579 }
1580
1581 /*
1582  * Try to plug the desired number of subblocks of a memory block that
1583  * is already added to Linux.
1584  *
1585  * Will modify the state of the memory block.
1586  *
1587  * Note: Can fail after some subblocks were successfully plugged.
1588  */
1589 static int virtio_mem_sbm_plug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1590                                       unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1591 {
1592         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1593         unsigned long pfn, nr_pages;
1594         int sb_id, count;
1595         int rc;
1596
1597         if (WARN_ON_ONCE(!*nb_sb))
1598                 return -EINVAL;
1599
1600         while (*nb_sb) {
1601                 sb_id = virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(vm, mb_id);
1602                 if (sb_id >= vm->sbm.sbs_per_mb)
1603                         break;
1604                 count = 1;
1605                 while (count < *nb_sb &&
1606                        sb_id + count < vm->sbm.sbs_per_mb &&
1607                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id + count, 1))
1608                         count++;
1609
1610                 rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1611                 if (rc)
1612                         return rc;
1613                 *nb_sb -= count;
1614                 if (old_state == VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL)
1615                         continue;
1616
1617                 /* fake-online the pages if the memory block is online */
1618                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1619                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
1620                 nr_pages = PFN_DOWN(count * vm->sbm.sb_size);
1621                 virtio_mem_fake_online(pfn, nr_pages);
1622         }
1623
1624         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1625                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, old_state - 1);
1626
1627         return 0;
1628 }
1629
1630 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1631 {
1632         const int mb_states[] = {
1633                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1634                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1635                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1636         };
1637         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1638         unsigned long mb_id;
1639         int rc, i;
1640
1641         if (!nb_sb)
1642                 return 0;
1643
1644         /* Don't race with onlining/offlining */
1645         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1646
1647         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
1648                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, mb_states[i]) {
1649                         rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1650                         if (rc || !nb_sb)
1651                                 goto out_unlock;
1652                         cond_resched();
1653                 }
1654         }
1655
1656         /*
1657          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1658          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1659          */
1660         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1661
1662         /* Try to plug and add unused blocks */
1663         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1664                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1665                         return -ENOSPC;
1666
1667                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1668                 if (rc || !nb_sb)
1669                         return rc;
1670                 cond_resched();
1671         }
1672
1673         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1674         while (nb_sb) {
1675                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1676                         return -ENOSPC;
1677
1678                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1679                 if (rc)
1680                         return rc;
1681                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1682                 if (rc)
1683                         return rc;
1684                 cond_resched();
1685         }
1686
1687         return 0;
1688 out_unlock:
1689         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1690         return rc;
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Plug a big block and add it to Linux.
1695  *
1696  * Will modify the state of the big block.
1697  */
1698 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1699                                           unsigned long bb_id)
1700 {
1701         int rc;
1702
1703         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1704                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1705                 return -EINVAL;
1706
1707         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1708         if (rc)
1709                 return rc;
1710         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1711
1712         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1713         if (rc) {
1714                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1715                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1716                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1717                 else
1718                         /* Retry from the main loop. */
1719                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1720                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1721                 return rc;
1722         }
1723         return 0;
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Prepare tracking data for the next big block.
1728  */
1729 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1730                                           unsigned long *bb_id)
1731 {
1732         int rc;
1733
1734         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1735                 return -ENOSPC;
1736
1737         /* Resize the big block state array if required. */
1738         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1739         if (rc)
1740                 return rc;
1741
1742         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1743         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1744         vm->bbm.next_bb_id++;
1745         return 0;
1746 }
1747
1748 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1749 {
1750         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1751         unsigned long bb_id;
1752         int rc;
1753
1754         if (!nb_bb)
1755                 return 0;
1756
1757         /* Try to plug and add unused big blocks */
1758         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1759                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1760                         return -ENOSPC;
1761
1762                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1763                 if (!rc)
1764                         nb_bb--;
1765                 if (rc || !nb_bb)
1766                         return rc;
1767                 cond_resched();
1768         }
1769
1770         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1771         while (nb_bb) {
1772                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1773                         return -ENOSPC;
1774
1775                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1776                 if (rc)
1777                         return rc;
1778                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1779                 if (!rc)
1780                         nb_bb--;
1781                 if (rc)
1782                         return rc;
1783                 cond_resched();
1784         }
1785
1786         return 0;
1787 }
1788
1789 /*
1790  * Try to plug the requested amount of memory.
1791  */
1792 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1793 {
1794         if (vm->in_sbm)
1795                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1796         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1797 }
1798
1799 /*
1800  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1801  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1802  *
1803  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1804  * hotplug_mutex.
1805  *
1806  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1807  */
1808 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1809                                                 unsigned long mb_id,
1810                                                 uint64_t *nb_sb)
1811 {
1812         int rc;
1813
1814         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, nb_sb);
1815
1816         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1817         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1818                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1819                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1820         if (rc)
1821                 return rc;
1822
1823         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1824                 /*
1825                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1826                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1827                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1828                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1829                  */
1830                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1831                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1832
1833                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1834                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1835                 BUG_ON(rc);
1836                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1837         }
1838         return 0;
1839 }
1840
1841 /*
1842  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1843  *
1844  * Will modify the state of the memory block.
1845  */
1846 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1847                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1848                                            int count)
1849 {
1850         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1851         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1852         unsigned long start_pfn;
1853         int rc;
1854
1855         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1856                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1857
1858         rc = virtio_mem_fake_offline(start_pfn, nr_pages);
1859         if (rc)
1860                 return rc;
1861
1862         /* Try to unplug the allocated memory */
1863         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1864         if (rc) {
1865                 /* Return the memory to the buddy. */
1866                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1867                 return rc;
1868         }
1869
1870         switch (old_state) {
1871         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1872                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1873                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL);
1874                 break;
1875         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1876                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1877                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL);
1878                 break;
1879         }
1880
1881         return 0;
1882 }
1883
1884 /*
1885  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1886  * Will skip subblock that are busy.
1887  *
1888  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1889  * hotplug_mutex.
1890  *
1891  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1892  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1893  */
1894 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1895                                                unsigned long mb_id,
1896                                                uint64_t *nb_sb)
1897 {
1898         int rc, sb_id;
1899
1900         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
1901         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
1902             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1903                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
1904                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
1905                 if (!rc) {
1906                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
1907                         goto unplugged;
1908                 } else if (rc != -EBUSY)
1909                         return rc;
1910         }
1911
1912         /* Fallback to single subblocks. */
1913         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
1914                 /* Find the next candidate subblock */
1915                 while (sb_id >= 0 &&
1916                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1917                         sb_id--;
1918                 if (sb_id < 0)
1919                         break;
1920
1921                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
1922                 if (rc == -EBUSY)
1923                         continue;
1924                 else if (rc)
1925                         return rc;
1926                 *nb_sb -= 1;
1927         }
1928
1929 unplugged:
1930         /*
1931          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
1932          * remove it. This will usually not fail, as no memory is in use
1933          * anymore - however some other notifiers might NACK the request.
1934          */
1935         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1936                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1937                 rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
1938                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1939                 if (!rc)
1940                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1941                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1942         }
1943
1944         return 0;
1945 }
1946
1947 /*
1948  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a memory block that is
1949  * already added to Linux. Will skip subblock of online memory blocks that are
1950  * busy (by the OS). Will fail if any subblock that's not busy cannot get
1951  * unplugged.
1952  *
1953  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1954  * hotplug_mutex.
1955  *
1956  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1957  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1958  */
1959 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1960                                         unsigned long mb_id,
1961                                         uint64_t *nb_sb)
1962 {
1963         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1964
1965         switch (old_state) {
1966         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
1967         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1968         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
1969         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1970                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, nb_sb);
1971         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
1972         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
1973                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, nb_sb);
1974         }
1975         return -EINVAL;
1976 }
1977
1978 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1979 {
1980         const int mb_states[] = {
1981                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1982                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
1983                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1984                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1985                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
1986                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
1987         };
1988         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1989         unsigned long mb_id;
1990         int rc, i;
1991
1992         if (!nb_sb)
1993                 return 0;
1994
1995         /*
1996          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
1997          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
1998          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
1999          */
2000         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2001
2002         /*
2003          * We try unplug from partially plugged blocks first, to try removing
2004          * whole memory blocks along with metadata. We prioritize ZONE_MOVABLE
2005          * as it's more reliable to unplug memory and remove whole memory
2006          * blocks, and we don't want to trigger a zone imbalances by
2007          * accidentially removing too much kernel memory.
2008          */
2009         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
2010                 virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, mb_states[i]) {
2011                         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
2012                         if (rc || !nb_sb)
2013                                 goto out_unlock;
2014                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2015                         cond_resched();
2016                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2017                 }
2018                 if (!unplug_online && i == 1) {
2019                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2020                         return 0;
2021                 }
2022         }
2023
2024         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2025         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
2026 out_unlock:
2027         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2028         return rc;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2033  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2034  *
2035  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2036  * hotplug_mutex.
2037  */
2038 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2039                                                        unsigned long bb_id)
2040 {
2041         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2042         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2043         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2044         unsigned long pfn;
2045         struct page *page;
2046         int rc;
2047
2048         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2049                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2050                 return -EINVAL;
2051
2052         if (bbm_safe_unplug) {
2053                 /*
2054                  * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2055                  * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2056                  * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2057                  * onlining/offlining until we have a consistent state.
2058                  */
2059                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2060                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2061                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2062
2063                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2064                         page = pfn_to_online_page(pfn);
2065                         if (!page)
2066                                 continue;
2067
2068                         rc = virtio_mem_fake_offline(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2069                         if (rc) {
2070                                 end_pfn = pfn;
2071                                 goto rollback_safe_unplug;
2072                         }
2073                 }
2074                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2075         }
2076
2077         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2078         if (rc) {
2079                 if (bbm_safe_unplug) {
2080                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2081                         goto rollback_safe_unplug;
2082                 }
2083                 return rc;
2084         }
2085
2086         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2087         if (rc)
2088                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2089                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2090         else
2091                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2092                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2093         return rc;
2094
2095 rollback_safe_unplug:
2096         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2097                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2098                 if (!page)
2099                         continue;
2100                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2101         }
2102         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2103         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2104         return rc;
2105 }
2106
2107 /*
2108  * Test if a big block is completely offline.
2109  */
2110 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2111                                          unsigned long bb_id)
2112 {
2113         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2114         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2115         unsigned long pfn;
2116
2117         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2118              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2119                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2120                         return false;
2121         }
2122
2123         return true;
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Test if a big block is completely onlined to ZONE_MOVABLE (or offline).
2128  */
2129 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_movable(struct virtio_mem *vm,
2130                                          unsigned long bb_id)
2131 {
2132         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2133         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2134         struct page *page;
2135         unsigned long pfn;
2136
2137         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2138              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2139                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2140                 if (!page)
2141                         continue;
2142                 if (page_zonenum(page) != ZONE_MOVABLE)
2143                         return false;
2144         }
2145
2146         return true;
2147 }
2148
2149 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2150 {
2151         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2152         uint64_t bb_id;
2153         int rc, i;
2154
2155         if (!nb_bb)
2156                 return 0;
2157
2158         /*
2159          * Try to unplug big blocks. Similar to SBM, start with offline
2160          * big blocks.
2161          */
2162         for (i = 0; i < 3; i++) {
2163                 virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2164                         cond_resched();
2165
2166                         /*
2167                          * As we're holding no locks, these checks are racy,
2168                          * but we don't care.
2169                          */
2170                         if (i == 0 && !virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2171                                 continue;
2172                         if (i == 1 && !virtio_mem_bbm_bb_is_movable(vm, bb_id))
2173                                 continue;
2174                         rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2175                         if (rc == -EBUSY)
2176                                 continue;
2177                         if (!rc)
2178                                 nb_bb--;
2179                         if (rc || !nb_bb)
2180                                 return rc;
2181                 }
2182                 if (i == 0 && !unplug_online)
2183                         return 0;
2184         }
2185
2186         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2187 }
2188
2189 /*
2190  * Try to unplug the requested amount of memory.
2191  */
2192 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2193 {
2194         if (vm->in_sbm)
2195                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2196         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2201  * because the hypervisor was busy.
2202  */
2203 static int virtio_mem_unplug_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2204 {
2205         unsigned long id;
2206         int rc;
2207
2208         if (!vm->in_sbm) {
2209                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2210                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2211                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2212                         if (rc)
2213                                 return rc;
2214                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2215                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2216                 }
2217                 return 0;
2218         }
2219
2220         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2221                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2222                 if (rc)
2223                         return rc;
2224                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2225                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2226         }
2227
2228         return 0;
2229 }
2230
2231 /*
2232  * Update all parts of the config that could have changed.
2233  */
2234 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2235 {
2236         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2237         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2238
2239         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2240         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2241                         &new_plugged_size);
2242         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2243                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2244
2245         /* calculate the last usable memory block id */
2246         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2247                         usable_region_size, &usable_region_size);
2248         end_addr = min(vm->addr + usable_region_size - 1,
2249                        pluggable_range.end);
2250
2251         if (vm->in_sbm) {
2252                 vm->sbm.last_usable_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr);
2253                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, memory_block_size_bytes()))
2254                         vm->sbm.last_usable_mb_id--;
2255         } else {
2256                 vm->bbm.last_usable_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm,
2257                                                                      end_addr);
2258                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, vm->bbm.bb_size))
2259                         vm->bbm.last_usable_bb_id--;
2260         }
2261         /*
2262          * If we cannot plug any of our device memory (e.g., nothing in the
2263          * usable region is addressable), the last usable memory block id will
2264          * be smaller than the first usable memory block id. We'll stop
2265          * attempting to add memory with -ENOSPC from our main loop.
2266          */
2267
2268         /* see if there is a request to change the size */
2269         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2270                         &vm->requested_size);
2271
2272         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2273         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2274 }
2275
2276 /*
2277  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2278  */
2279 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2280 {
2281         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2282         uint64_t diff;
2283         int rc;
2284
2285         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2286
2287         if (vm->broken)
2288                 return;
2289
2290         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2291 retry:
2292         rc = 0;
2293
2294         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2295         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2296                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2297
2298         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2299                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2300                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2301         }
2302
2303         /* Unplug any leftovers from previous runs */
2304         if (!rc)
2305                 rc = virtio_mem_unplug_pending_mb(vm);
2306
2307         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2308                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2309                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2310                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2311                 } else {
2312                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2313                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2314                 }
2315         }
2316
2317         switch (rc) {
2318         case 0:
2319                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2320                 break;
2321         case -ENOSPC:
2322                 /*
2323                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2324                  * or we have too many offline memory blocks.
2325                  */
2326                 break;
2327         case -ETXTBSY:
2328                 /*
2329                  * The hypervisor cannot process our request right now
2330                  * (e.g., out of memory, migrating);
2331                  */
2332         case -EBUSY:
2333                 /*
2334                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2335                  * is busy).
2336                  */
2337         case -ENOMEM:
2338                 /* Out of memory, try again later. */
2339                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2340                               HRTIMER_MODE_REL);
2341                 break;
2342         case -EAGAIN:
2343                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2344                 goto retry;
2345         default:
2346                 /* Unknown error, mark as broken */
2347                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2348                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2349                 vm->broken = true;
2350         }
2351
2352         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2353 }
2354
2355 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2356 {
2357         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2358                                              retry_timer);
2359
2360         virtio_mem_retry(vm);
2361         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2362                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2363         return HRTIMER_NORESTART;
2364 }
2365
2366 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2367 {
2368         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2369
2370         wake_up(&vm->host_resp);
2371 }
2372
2373 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2374 {
2375         struct virtqueue *vq;
2376
2377         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2378                                    "guest-request");
2379         if (IS_ERR(vq))
2380                 return PTR_ERR(vq);
2381         vm->vq = vq;
2382
2383         return 0;
2384 }
2385
2386 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2387 {
2388         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2389         uint64_t sb_size, addr;
2390         uint16_t node_id;
2391
2392         if (!vm->vdev->config->get) {
2393                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2394                 return -EINVAL;
2395         }
2396
2397         /*
2398          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2399          * memory is still accessible (but not mapped).
2400          */
2401         if (is_kdump_kernel()) {
2402                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel\n");
2403                 return -EBUSY;
2404         }
2405
2406         /* Fetch all properties that can't change. */
2407         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2408                         &vm->plugged_size);
2409         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2410                         &vm->device_block_size);
2411         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2412                         &node_id);
2413         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2414         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2415         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2416                         &vm->region_size);
2417
2418         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2419         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2420                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2421
2422         /* bad device setup - warn only */
2423         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2424                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2425                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2426         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2427                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2428                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2429         if (vm->addr < pluggable_range.start ||
2430             vm->addr + vm->region_size - 1 > pluggable_range.end)
2431                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2432                          "Some device memory is not addressable/pluggable. This can make some memory unusable.\n");
2433
2434         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2435         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2436                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2437
2438         /*
2439          * We want subblocks to span at least MAX_ORDER_NR_PAGES and
2440          * pageblock_nr_pages pages. This:
2441          * - Simplifies our page onlining code (virtio_mem_online_page_cb)
2442          *   and fake page onlining code (virtio_mem_fake_online).
2443          * - Is required for now for alloc_contig_range() to work reliably -
2444          *   it doesn't properly handle smaller granularity on ZONE_NORMAL.
2445          */
2446         sb_size = max_t(uint64_t, MAX_ORDER_NR_PAGES,
2447                         pageblock_nr_pages) * PAGE_SIZE;
2448         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2449
2450         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2451                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2452                 vm->in_sbm = true;
2453                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2454                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2455                                      vm->sbm.sb_size;
2456
2457                 /* Round up to the next full memory block */
2458                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2459                        memory_block_size_bytes() - 1;
2460                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2461                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2462         } else {
2463                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2464                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2465                                         memory_block_size_bytes());
2466
2467                 if (bbm_block_size) {
2468                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2469                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2470                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2471                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2472                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2473                                          "bbm_block_size is too small");
2474                         } else {
2475                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2476                         }
2477                 }
2478
2479                 /* Round up to the next aligned big block */
2480                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2481                        vm->bbm.bb_size - 1;
2482                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2483                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2484
2485                 /* Make sure we can add two big blocks. */
2486                 vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2487                                               vm->offline_threshold);
2488         }
2489
2490         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2491         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2492         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2493                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2494         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2495                  memory_block_size_bytes());
2496         if (vm->in_sbm)
2497                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2498                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2499         else
2500                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2501                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2502         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2503                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2504
2505         return 0;
2506 }
2507
2508 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2509 {
2510         /*
2511          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2512          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2513          */
2514         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2515
2516         if (!name)
2517                 return -ENOMEM;
2518
2519         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2520                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM);
2521         if (!vm->parent_resource) {
2522                 kfree(name);
2523                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2524                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2525                          "reloading the driver is not supported\n");
2526                 return -EBUSY;
2527         }
2528
2529         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2530         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2531         return 0;
2532 }
2533
2534 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2535 {
2536         const char *name;
2537
2538         if (!vm->parent_resource)
2539                 return;
2540
2541         name = vm->parent_resource->name;
2542         release_resource(vm->parent_resource);
2543         kfree(vm->parent_resource);
2544         kfree(name);
2545         vm->parent_resource = NULL;
2546 }
2547
2548 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2549 {
2550         return 1;
2551 }
2552
2553 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2554 {
2555         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2556
2557         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2558                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2559                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2560 }
2561
2562 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2563 {
2564         struct virtio_mem *vm;
2565         int rc;
2566
2567         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2568         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2569
2570         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2571         if (!vm)
2572                 return -ENOMEM;
2573
2574         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2575         vm->vdev = vdev;
2576         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2577         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2578         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2579         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2580         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2581         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2582         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2583
2584         /* register the virtqueue */
2585         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2586         if (rc)
2587                 goto out_free_vm;
2588
2589         /* initialize the device by querying the config */
2590         rc = virtio_mem_init(vm);
2591         if (rc)
2592                 goto out_del_vq;
2593
2594         /* create the parent resource for all memory */
2595         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2596         if (rc)
2597                 goto out_del_vq;
2598
2599         /*
2600          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2601          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2602          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2603          */
2604         if (vm->plugged_size) {
2605                 vm->unplug_all_required = true;
2606                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2607         }
2608
2609         /* register callbacks */
2610         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2611         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2612         if (rc)
2613                 goto out_del_resource;
2614         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2615         if (rc)
2616                 goto out_unreg_mem;
2617
2618         virtio_device_ready(vdev);
2619
2620         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2621         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2622         queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2623
2624         return 0;
2625 out_unreg_mem:
2626         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2627 out_del_resource:
2628         virtio_mem_delete_resource(vm);
2629 out_del_vq:
2630         vdev->config->del_vqs(vdev);
2631 out_free_vm:
2632         kfree(vm);
2633         vdev->priv = NULL;
2634
2635         return rc;
2636 }
2637
2638 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2639 {
2640         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2641         unsigned long mb_id;
2642         int rc;
2643
2644         /*
2645          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2646          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2647          */
2648         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2649         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2650         vm->removing = true;
2651         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2652         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2653
2654         /* wait until the workqueue stopped */
2655         cancel_work_sync(&vm->wq);
2656         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2657
2658         if (vm->in_sbm) {
2659                 /*
2660                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2661                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2662                  */
2663                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2664                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2665                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2666                         BUG_ON(rc);
2667                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2668                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2669                 }
2670                 /*
2671                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2672                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2673                  * worry about them.
2674                  */
2675         }
2676
2677         /* unregister callbacks */
2678         unregister_virtio_mem_device(vm);
2679         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2680
2681         /*
2682          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2683          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2684          * away. Warn at least.
2685          */
2686         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2687                 dev_warn(&vdev->dev, "device still has system memory added\n");
2688         } else {
2689                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2690                 kfree_const(vm->resource_name);
2691         }
2692
2693         /* remove all tracking data - no locking needed */
2694         if (vm->in_sbm) {
2695                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2696                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2697         } else {
2698                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2699         }
2700
2701         /* reset the device and cleanup the queues */
2702         vdev->config->reset(vdev);
2703         vdev->config->del_vqs(vdev);
2704
2705         kfree(vm);
2706         vdev->priv = NULL;
2707 }
2708
2709 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2710 {
2711         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2712
2713         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2714         virtio_mem_retry(vm);
2715 }
2716
2717 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2718 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2719 {
2720         /*
2721          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2722          * allow to suspend/hibernate.
2723          */
2724         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2725         return -EPERM;
2726 }
2727
2728 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2729 {
2730         return -EPERM;
2731 }
2732 #endif
2733
2734 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2735 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2736         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2737 #endif
2738 };
2739
2740 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2741         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2742         { 0 },
2743 };
2744
2745 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2746         .feature_table = virtio_mem_features,
2747         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2748         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2749         .driver.owner = THIS_MODULE,
2750         .id_table = virtio_mem_id_table,
2751         .probe = virtio_mem_probe,
2752         .remove = virtio_mem_remove,
2753         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2754 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2755         .freeze =       virtio_mem_freeze,
2756         .restore =      virtio_mem_restore,
2757 #endif
2758 };
2759
2760 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
2761 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
2762 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
2763 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
2764 MODULE_LICENSE("GPL");