Merge branch 'core-rcu-2021.07.04' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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, online. */
79         VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE,
80         /* Partially plugged, fully added to Linux, online. */
81         VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL,
82         VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT
83 };
84
85 /*
86  * State of a Big Block (BB) in BBM, covering 1..X Linux memory blocks.
87  */
88 enum virtio_mem_bbm_bb_state {
89         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
90         VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED = 0,
91         /* Plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
92         VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED,
93         /* Plugged and added to Linux. */
94         VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED,
95         /* All online parts are fake-offline, ready to remove. */
96         VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE,
97         VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT
98 };
99
100 struct virtio_mem {
101         struct virtio_device *vdev;
102
103         /* We might first have to unplug all memory when starting up. */
104         bool unplug_all_required;
105
106         /* Workqueue that processes the plug/unplug requests. */
107         struct work_struct wq;
108         atomic_t wq_active;
109         atomic_t config_changed;
110
111         /* Virtqueue for guest->host requests. */
112         struct virtqueue *vq;
113
114         /* Wait for a host response to a guest request. */
115         wait_queue_head_t host_resp;
116
117         /* Space for one guest request and the host response. */
118         struct virtio_mem_req req;
119         struct virtio_mem_resp resp;
120
121         /* The current size of the device. */
122         uint64_t plugged_size;
123         /* The requested size of the device. */
124         uint64_t requested_size;
125
126         /* The device block size (for communicating with the device). */
127         uint64_t device_block_size;
128         /* The determined node id for all memory of the device. */
129         int nid;
130         /* Physical start address of the memory region. */
131         uint64_t addr;
132         /* Maximum region size in bytes. */
133         uint64_t region_size;
134
135         /* The parent resource for all memory added via this device. */
136         struct resource *parent_resource;
137         /*
138          * Copy of "System RAM (virtio_mem)" to be used for
139          * add_memory_driver_managed().
140          */
141         const char *resource_name;
142
143         /*
144          * We don't want to add too much memory if it's not getting onlined,
145          * to avoid running OOM. Besides this threshold, we allow to have at
146          * least two offline blocks at a time (whatever is bigger).
147          */
148 #define VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD            (1024 * 1024 * 1024)
149         atomic64_t offline_size;
150         uint64_t offline_threshold;
151
152         /* If set, the driver is in SBM, otherwise in BBM. */
153         bool in_sbm;
154
155         union {
156                 struct {
157                         /* Id of the first memory block of this device. */
158                         unsigned long first_mb_id;
159                         /* Id of the last usable memory block of this device. */
160                         unsigned long last_usable_mb_id;
161                         /* Id of the next memory bock to prepare when needed. */
162                         unsigned long next_mb_id;
163
164                         /* The subblock size. */
165                         uint64_t sb_size;
166                         /* The number of subblocks per Linux memory block. */
167                         uint32_t sbs_per_mb;
168
169                         /* Summary of all memory block states. */
170                         unsigned long mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT];
171
172                         /*
173                          * One byte state per memory block. Allocated via
174                          * vmalloc(). Resized (alloc+copy+free) on demand.
175                          *
176                          * With 128 MiB memory blocks, we have states for 512
177                          * GiB of memory in one 4 KiB page.
178                          */
179                         uint8_t *mb_states;
180
181                         /*
182                          * Bitmap: one bit per subblock. Allocated similar to
183                          * sbm.mb_states.
184                          *
185                          * A set bit means the corresponding subblock is
186                          * plugged, otherwise it's unblocked.
187                          *
188                          * With 4 MiB subblocks, we manage 128 GiB of memory
189                          * in one 4 KiB page.
190                          */
191                         unsigned long *sb_states;
192                 } sbm;
193
194                 struct {
195                         /* Id of the first big block of this device. */
196                         unsigned long first_bb_id;
197                         /* Id of the last usable big block of this device. */
198                         unsigned long last_usable_bb_id;
199                         /* Id of the next device bock to prepare when needed. */
200                         unsigned long next_bb_id;
201
202                         /* Summary of all big block states. */
203                         unsigned long bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT];
204
205                         /* One byte state per big block. See sbm.mb_states. */
206                         uint8_t *bb_states;
207
208                         /* The block size used for plugging/adding/removing. */
209                         uint64_t bb_size;
210                 } bbm;
211         };
212
213         /*
214          * Mutex that protects the sbm.mb_count, sbm.mb_states,
215          * sbm.sb_states, bbm.bb_count, and bbm.bb_states
216          *
217          * When this lock is held the pointers can't change, ONLINE and
218          * OFFLINE blocks can't change the state and no subblocks will get
219          * plugged/unplugged.
220          */
221         struct mutex hotplug_mutex;
222         bool hotplug_active;
223
224         /* An error occurred we cannot handle - stop processing requests. */
225         bool broken;
226
227         /* The driver is being removed. */
228         spinlock_t removal_lock;
229         bool removing;
230
231         /* Timer for retrying to plug/unplug memory. */
232         struct hrtimer retry_timer;
233         unsigned int retry_timer_ms;
234 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS           50000
235 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS           300000
236
237         /* Memory notifier (online/offline events). */
238         struct notifier_block memory_notifier;
239
240         /* Next device in the list of virtio-mem devices. */
241         struct list_head next;
242 };
243
244 /*
245  * We have to share a single online_page callback among all virtio-mem
246  * devices. We use RCU to iterate the list in the callback.
247  */
248 static DEFINE_MUTEX(virtio_mem_mutex);
249 static LIST_HEAD(virtio_mem_devices);
250
251 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order);
252 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
253                                                   unsigned long nr_pages);
254 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
255                                                    unsigned long nr_pages);
256 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm);
257
258 /*
259  * Register a virtio-mem device so it will be considered for the online_page
260  * callback.
261  */
262 static int register_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
263 {
264         int rc = 0;
265
266         /* First device registers the callback. */
267         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
268         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
269                 rc = set_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
270         if (!rc)
271                 list_add_rcu(&vm->next, &virtio_mem_devices);
272         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
273
274         return rc;
275 }
276
277 /*
278  * Unregister a virtio-mem device so it will no longer be considered for the
279  * online_page callback.
280  */
281 static void unregister_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
282 {
283         /* Last device unregisters the callback. */
284         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
285         list_del_rcu(&vm->next);
286         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
287                 restore_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
288         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
289
290         synchronize_rcu();
291 }
292
293 /*
294  * Calculate the memory block id of a given address.
295  */
296 static unsigned long virtio_mem_phys_to_mb_id(unsigned long addr)
297 {
298         return addr / memory_block_size_bytes();
299 }
300
301 /*
302  * Calculate the physical start address of a given memory block id.
303  */
304 static unsigned long virtio_mem_mb_id_to_phys(unsigned long mb_id)
305 {
306         return mb_id * memory_block_size_bytes();
307 }
308
309 /*
310  * Calculate the big block id of a given address.
311  */
312 static unsigned long virtio_mem_phys_to_bb_id(struct virtio_mem *vm,
313                                               uint64_t addr)
314 {
315         return addr / vm->bbm.bb_size;
316 }
317
318 /*
319  * Calculate the physical start address of a given big block id.
320  */
321 static uint64_t virtio_mem_bb_id_to_phys(struct virtio_mem *vm,
322                                          unsigned long bb_id)
323 {
324         return bb_id * vm->bbm.bb_size;
325 }
326
327 /*
328  * Calculate the subblock id of a given address.
329  */
330 static unsigned long virtio_mem_phys_to_sb_id(struct virtio_mem *vm,
331                                               unsigned long addr)
332 {
333         const unsigned long mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
334         const unsigned long mb_addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
335
336         return (addr - mb_addr) / vm->sbm.sb_size;
337 }
338
339 /*
340  * Set the state of a big block, taking care of the state counter.
341  */
342 static void virtio_mem_bbm_set_bb_state(struct virtio_mem *vm,
343                                         unsigned long bb_id,
344                                         enum virtio_mem_bbm_bb_state state)
345 {
346         const unsigned long idx = bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
347         enum virtio_mem_bbm_bb_state old_state;
348
349         old_state = vm->bbm.bb_states[idx];
350         vm->bbm.bb_states[idx] = state;
351
352         BUG_ON(vm->bbm.bb_count[old_state] == 0);
353         vm->bbm.bb_count[old_state]--;
354         vm->bbm.bb_count[state]++;
355 }
356
357 /*
358  * Get the state of a big block.
359  */
360 static enum virtio_mem_bbm_bb_state virtio_mem_bbm_get_bb_state(struct virtio_mem *vm,
361                                                                 unsigned long bb_id)
362 {
363         return vm->bbm.bb_states[bb_id - vm->bbm.first_bb_id];
364 }
365
366 /*
367  * Prepare the big block state array for the next big block.
368  */
369 static int virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm)
370 {
371         unsigned long old_bytes = vm->bbm.next_bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
372         unsigned long new_bytes = old_bytes + 1;
373         int old_pages = PFN_UP(old_bytes);
374         int new_pages = PFN_UP(new_bytes);
375         uint8_t *new_array;
376
377         if (vm->bbm.bb_states && old_pages == new_pages)
378                 return 0;
379
380         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
381         if (!new_array)
382                 return -ENOMEM;
383
384         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
385         if (vm->bbm.bb_states)
386                 memcpy(new_array, vm->bbm.bb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
387         vfree(vm->bbm.bb_states);
388         vm->bbm.bb_states = new_array;
389         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
390
391         return 0;
392 }
393
394 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb(_vm, _bb_id, _state) \
395         for (_bb_id = vm->bbm.first_bb_id; \
396              _bb_id < vm->bbm.next_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
397              _bb_id++) \
398                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
399
400 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(_vm, _bb_id, _state) \
401         for (_bb_id = vm->bbm.next_bb_id - 1; \
402              _bb_id >= vm->bbm.first_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
403              _bb_id--) \
404                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
405
406 /*
407  * Set the state of a memory block, taking care of the state counter.
408  */
409 static void virtio_mem_sbm_set_mb_state(struct virtio_mem *vm,
410                                         unsigned long mb_id, uint8_t state)
411 {
412         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
413         uint8_t old_state;
414
415         old_state = vm->sbm.mb_states[idx];
416         vm->sbm.mb_states[idx] = state;
417
418         BUG_ON(vm->sbm.mb_count[old_state] == 0);
419         vm->sbm.mb_count[old_state]--;
420         vm->sbm.mb_count[state]++;
421 }
422
423 /*
424  * Get the state of a memory block.
425  */
426 static uint8_t virtio_mem_sbm_get_mb_state(struct virtio_mem *vm,
427                                            unsigned long mb_id)
428 {
429         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
430
431         return vm->sbm.mb_states[idx];
432 }
433
434 /*
435  * Prepare the state array for the next memory block.
436  */
437 static int virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
438 {
439         int old_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id);
440         int new_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id + 1);
441         uint8_t *new_array;
442
443         if (vm->sbm.mb_states && old_pages == new_pages)
444                 return 0;
445
446         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
447         if (!new_array)
448                 return -ENOMEM;
449
450         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
451         if (vm->sbm.mb_states)
452                 memcpy(new_array, vm->sbm.mb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
453         vfree(vm->sbm.mb_states);
454         vm->sbm.mb_states = new_array;
455         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
456
457         return 0;
458 }
459
460 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb(_vm, _mb_id, _state) \
461         for (_mb_id = _vm->sbm.first_mb_id; \
462              _mb_id < _vm->sbm.next_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
463              _mb_id++) \
464                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
465
466 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(_vm, _mb_id, _state) \
467         for (_mb_id = _vm->sbm.next_mb_id - 1; \
468              _mb_id >= _vm->sbm.first_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
469              _mb_id--) \
470                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
471
472 /*
473  * Calculate the bit number in the subblock bitmap for the given subblock
474  * inside the given memory block.
475  */
476 static int virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(struct virtio_mem *vm,
477                                           unsigned long mb_id, int sb_id)
478 {
479         return (mb_id - vm->sbm.first_mb_id) * vm->sbm.sbs_per_mb + sb_id;
480 }
481
482 /*
483  * Mark all selected subblocks plugged.
484  *
485  * Will not modify the state of the memory block.
486  */
487 static void virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
488                                           unsigned long mb_id, int sb_id,
489                                           int count)
490 {
491         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
492
493         __bitmap_set(vm->sbm.sb_states, bit, count);
494 }
495
496 /*
497  * Mark all selected subblocks unplugged.
498  *
499  * Will not modify the state of the memory block.
500  */
501 static void virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
502                                             unsigned long mb_id, int sb_id,
503                                             int count)
504 {
505         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
506
507         __bitmap_clear(vm->sbm.sb_states, bit, count);
508 }
509
510 /*
511  * Test if all selected subblocks are plugged.
512  */
513 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
514                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
515                                            int count)
516 {
517         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
518
519         if (count == 1)
520                 return test_bit(bit, vm->sbm.sb_states);
521
522         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
523         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
524                bit + count;
525 }
526
527 /*
528  * Test if all selected subblocks are unplugged.
529  */
530 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
531                                              unsigned long mb_id, int sb_id,
532                                              int count)
533 {
534         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
535
536         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
537         return find_next_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
538                bit + count;
539 }
540
541 /*
542  * Find the first unplugged subblock. Returns vm->sbm.sbs_per_mb in case there is
543  * none.
544  */
545 static int virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(struct virtio_mem *vm,
546                                             unsigned long mb_id)
547 {
548         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, 0);
549
550         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states,
551                                   bit + vm->sbm.sbs_per_mb, bit) - bit;
552 }
553
554 /*
555  * Prepare the subblock bitmap for the next memory block.
556  */
557 static int virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
558 {
559         const unsigned long old_nb_mb = vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
560         const unsigned long old_nb_bits = old_nb_mb * vm->sbm.sbs_per_mb;
561         const unsigned long new_nb_bits = (old_nb_mb + 1) * vm->sbm.sbs_per_mb;
562         int old_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(old_nb_bits) * sizeof(long));
563         int new_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(new_nb_bits) * sizeof(long));
564         unsigned long *new_bitmap, *old_bitmap;
565
566         if (vm->sbm.sb_states && old_pages == new_pages)
567                 return 0;
568
569         new_bitmap = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
570         if (!new_bitmap)
571                 return -ENOMEM;
572
573         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
574         if (new_bitmap)
575                 memcpy(new_bitmap, vm->sbm.sb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
576
577         old_bitmap = vm->sbm.sb_states;
578         vm->sbm.sb_states = new_bitmap;
579         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
580
581         vfree(old_bitmap);
582         return 0;
583 }
584
585 /*
586  * Test if we could add memory without creating too much offline memory -
587  * to avoid running OOM if memory is getting onlined deferred.
588  */
589 static bool virtio_mem_could_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t size)
590 {
591         if (WARN_ON_ONCE(size > vm->offline_threshold))
592                 return false;
593
594         return atomic64_read(&vm->offline_size) + size <= vm->offline_threshold;
595 }
596
597 /*
598  * Try adding memory to Linux. Will usually only fail if out of memory.
599  *
600  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
601  * onlining code).
602  *
603  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
604  */
605 static int virtio_mem_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
606                                  uint64_t size)
607 {
608         int rc;
609
610         /*
611          * When force-unloading the driver and we still have memory added to
612          * Linux, the resource name has to stay.
613          */
614         if (!vm->resource_name) {
615                 vm->resource_name = kstrdup_const("System RAM (virtio_mem)",
616                                                   GFP_KERNEL);
617                 if (!vm->resource_name)
618                         return -ENOMEM;
619         }
620
621         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "adding memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
622                 addr + size - 1);
623         /* Memory might get onlined immediately. */
624         atomic64_add(size, &vm->offline_size);
625         rc = add_memory_driver_managed(vm->nid, addr, size, vm->resource_name,
626                                        MHP_MERGE_RESOURCE);
627         if (rc) {
628                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
629                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "adding memory failed: %d\n", rc);
630                 /*
631                  * TODO: Linux MM does not properly clean up yet in all cases
632                  * where adding of memory failed - especially on -ENOMEM.
633                  */
634         }
635         return rc;
636 }
637
638 /*
639  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a single Linux memory block.
640  */
641 static int virtio_mem_sbm_add_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
642 {
643         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
644         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
645
646         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
647 }
648
649 /*
650  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a big block.
651  */
652 static int virtio_mem_bbm_add_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
653 {
654         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
655         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
656
657         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
658 }
659
660 /*
661  * Try removing memory from Linux. Will only fail if memory blocks aren't
662  * offline.
663  *
664  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
665  * onlining code).
666  *
667  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
668  */
669 static int virtio_mem_remove_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
670                                     uint64_t size)
671 {
672         int rc;
673
674         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
675                 addr + size - 1);
676         rc = remove_memory(vm->nid, addr, size);
677         if (!rc) {
678                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
679                 /*
680                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
681                  * immediately instead of waiting.
682                  */
683                 virtio_mem_retry(vm);
684         } else {
685                 dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory failed: %d\n", rc);
686         }
687         return rc;
688 }
689
690 /*
691  * See virtio_mem_remove_memory(): Try removing a single Linux memory block.
692  */
693 static int virtio_mem_sbm_remove_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
694 {
695         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
696         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
697
698         return virtio_mem_remove_memory(vm, addr, size);
699 }
700
701 /*
702  * See virtio_mem_remove_memory(): Try to remove all Linux memory blocks covered
703  * by the big block.
704  */
705 static int virtio_mem_bbm_remove_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
706 {
707         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
708         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
709
710         return virtio_mem_remove_memory(vm, addr, size);
711 }
712
713 /*
714  * Try offlining and removing memory from Linux.
715  *
716  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
717  * onlining code).
718  *
719  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
720  */
721 static int virtio_mem_offline_and_remove_memory(struct virtio_mem *vm,
722                                                 uint64_t addr,
723                                                 uint64_t size)
724 {
725         int rc;
726
727         dev_dbg(&vm->vdev->dev,
728                 "offlining and removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
729                 addr + size - 1);
730
731         rc = offline_and_remove_memory(vm->nid, addr, size);
732         if (!rc) {
733                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
734                 /*
735                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
736                  * immediately instead of waiting.
737                  */
738                 virtio_mem_retry(vm);
739         } else {
740                 dev_dbg(&vm->vdev->dev,
741                         "offlining and removing memory failed: %d\n", rc);
742         }
743         return rc;
744 }
745
746 /*
747  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try offlining and removing
748  * a single Linux memory block.
749  */
750 static int virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(struct virtio_mem *vm,
751                                                 unsigned long mb_id)
752 {
753         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
754         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
755
756         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
757 }
758
759 /*
760  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try to offline and remove a
761  * all Linux memory blocks covered by the big block.
762  */
763 static int virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(struct virtio_mem *vm,
764                                                 unsigned long bb_id)
765 {
766         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
767         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
768
769         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
770 }
771
772 /*
773  * Trigger the workqueue so the device can perform its magic.
774  */
775 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm)
776 {
777         unsigned long flags;
778
779         spin_lock_irqsave(&vm->removal_lock, flags);
780         if (!vm->removing)
781                 queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
782         spin_unlock_irqrestore(&vm->removal_lock, flags);
783 }
784
785 static int virtio_mem_translate_node_id(struct virtio_mem *vm, uint16_t node_id)
786 {
787         int node = NUMA_NO_NODE;
788
789 #if defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
790         if (virtio_has_feature(vm->vdev, VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM))
791                 node = pxm_to_node(node_id);
792 #endif
793         return node;
794 }
795
796 /*
797  * Test if a virtio-mem device overlaps with the given range. Can be called
798  * from (notifier) callbacks lockless.
799  */
800 static bool virtio_mem_overlaps_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
801                                       uint64_t size)
802 {
803         return start < vm->addr + vm->region_size && vm->addr < start + size;
804 }
805
806 /*
807  * Test if a virtio-mem device contains a given range. Can be called from
808  * (notifier) callbacks lockless.
809  */
810 static bool virtio_mem_contains_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
811                                       uint64_t size)
812 {
813         return start >= vm->addr && start + size <= vm->addr + vm->region_size;
814 }
815
816 static int virtio_mem_sbm_notify_going_online(struct virtio_mem *vm,
817                                               unsigned long mb_id)
818 {
819         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
820         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
821         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
822                 return NOTIFY_OK;
823         default:
824                 break;
825         }
826         dev_warn_ratelimited(&vm->vdev->dev,
827                              "memory block onlining denied\n");
828         return NOTIFY_BAD;
829 }
830
831 static void virtio_mem_sbm_notify_offline(struct virtio_mem *vm,
832                                           unsigned long mb_id)
833 {
834         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
835         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL:
836                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
837                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
838                 break;
839         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE:
840                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
841                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
842                 break;
843         default:
844                 BUG();
845                 break;
846         }
847 }
848
849 static void virtio_mem_sbm_notify_online(struct virtio_mem *vm,
850                                          unsigned long mb_id)
851 {
852         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
853         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
854                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
855                                         VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL);
856                 break;
857         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
858                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
859                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE);
860                 break;
861         default:
862                 BUG();
863                 break;
864         }
865 }
866
867 static void virtio_mem_sbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
868                                                 unsigned long mb_id)
869 {
870         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
871         unsigned long pfn;
872         int sb_id;
873
874         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
875                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
876                         continue;
877                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
878                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
879                 virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
880         }
881 }
882
883 static void virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
884                                                  unsigned long mb_id)
885 {
886         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
887         unsigned long pfn;
888         int sb_id;
889
890         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
891                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
892                         continue;
893                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
894                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
895                 virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
896         }
897 }
898
899 static void virtio_mem_bbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
900                                                 unsigned long bb_id,
901                                                 unsigned long pfn,
902                                                 unsigned long nr_pages)
903 {
904         /*
905          * When marked as "fake-offline", all online memory of this device block
906          * is allocated by us. Otherwise, we don't have any memory allocated.
907          */
908         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
909             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
910                 return;
911         virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
912 }
913
914 static void virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
915                                                  unsigned long bb_id,
916                                                  unsigned long pfn,
917                                                  unsigned long nr_pages)
918 {
919         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
920             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
921                 return;
922         virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
923 }
924
925 /*
926  * This callback will either be called synchronously from add_memory() or
927  * asynchronously (e.g., triggered via user space). We have to be careful
928  * with locking when calling add_memory().
929  */
930 static int virtio_mem_memory_notifier_cb(struct notifier_block *nb,
931                                          unsigned long action, void *arg)
932 {
933         struct virtio_mem *vm = container_of(nb, struct virtio_mem,
934                                              memory_notifier);
935         struct memory_notify *mhp = arg;
936         const unsigned long start = PFN_PHYS(mhp->start_pfn);
937         const unsigned long size = PFN_PHYS(mhp->nr_pages);
938         int rc = NOTIFY_OK;
939         unsigned long id;
940
941         if (!virtio_mem_overlaps_range(vm, start, size))
942                 return NOTIFY_DONE;
943
944         if (vm->in_sbm) {
945                 id = virtio_mem_phys_to_mb_id(start);
946                 /*
947                  * In SBM, we add memory in separate memory blocks - we expect
948                  * it to be onlined/offlined in the same granularity. Bail out
949                  * if this ever changes.
950                  */
951                 if (WARN_ON_ONCE(size != memory_block_size_bytes() ||
952                                  !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes())))
953                         return NOTIFY_BAD;
954         } else {
955                 id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start);
956                 /*
957                  * In BBM, we only care about onlining/offlining happening
958                  * within a single big block, we don't care about the
959                  * actual granularity as we don't track individual Linux
960                  * memory blocks.
961                  */
962                 if (WARN_ON_ONCE(id != virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start + size - 1)))
963                         return NOTIFY_BAD;
964         }
965
966         /*
967          * Avoid circular locking lockdep warnings. We lock the mutex
968          * e.g., in MEM_GOING_ONLINE and unlock it in MEM_ONLINE. The
969          * blocking_notifier_call_chain() has it's own lock, which gets unlocked
970          * between both notifier calls and will bail out. False positive.
971          */
972         lockdep_off();
973
974         switch (action) {
975         case MEM_GOING_OFFLINE:
976                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
977                 if (vm->removing) {
978                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
979                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
980                         break;
981                 }
982                 vm->hotplug_active = true;
983                 if (vm->in_sbm)
984                         virtio_mem_sbm_notify_going_offline(vm, id);
985                 else
986                         virtio_mem_bbm_notify_going_offline(vm, id,
987                                                             mhp->start_pfn,
988                                                             mhp->nr_pages);
989                 break;
990         case MEM_GOING_ONLINE:
991                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
992                 if (vm->removing) {
993                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
994                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
995                         break;
996                 }
997                 vm->hotplug_active = true;
998                 if (vm->in_sbm)
999                         rc = virtio_mem_sbm_notify_going_online(vm, id);
1000                 break;
1001         case MEM_OFFLINE:
1002                 if (vm->in_sbm)
1003                         virtio_mem_sbm_notify_offline(vm, id);
1004
1005                 atomic64_add(size, &vm->offline_size);
1006                 /*
1007                  * Trigger the workqueue. Now that we have some offline memory,
1008                  * maybe we can handle pending unplug requests.
1009                  */
1010                 if (!unplug_online)
1011                         virtio_mem_retry(vm);
1012
1013                 vm->hotplug_active = false;
1014                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1015                 break;
1016         case MEM_ONLINE:
1017                 if (vm->in_sbm)
1018                         virtio_mem_sbm_notify_online(vm, id);
1019
1020                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
1021                 /*
1022                  * Start adding more memory once we onlined half of our
1023                  * threshold. Don't trigger if it's possibly due to our actipn
1024                  * (e.g., us adding memory which gets onlined immediately from
1025                  * the core).
1026                  */
1027                 if (!atomic_read(&vm->wq_active) &&
1028                     virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->offline_threshold / 2))
1029                         virtio_mem_retry(vm);
1030
1031                 vm->hotplug_active = false;
1032                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1033                 break;
1034         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1035                 if (!vm->hotplug_active)
1036                         break;
1037                 if (vm->in_sbm)
1038                         virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(vm, id);
1039                 else
1040                         virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(vm, id,
1041                                                              mhp->start_pfn,
1042                                                              mhp->nr_pages);
1043                 vm->hotplug_active = false;
1044                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1045                 break;
1046         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1047                 if (!vm->hotplug_active)
1048                         break;
1049                 vm->hotplug_active = false;
1050                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1051                 break;
1052         default:
1053                 break;
1054         }
1055
1056         lockdep_on();
1057
1058         return rc;
1059 }
1060
1061 /*
1062  * Set a range of pages PG_offline. Remember pages that were never onlined
1063  * (via generic_online_page()) using PageDirty().
1064  */
1065 static void virtio_mem_set_fake_offline(unsigned long pfn,
1066                                         unsigned long nr_pages, bool onlined)
1067 {
1068         page_offline_begin();
1069         for (; nr_pages--; pfn++) {
1070                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1071
1072                 __SetPageOffline(page);
1073                 if (!onlined) {
1074                         SetPageDirty(page);
1075                         /* FIXME: remove after cleanups */
1076                         ClearPageReserved(page);
1077                 }
1078         }
1079         page_offline_end();
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Clear PG_offline from a range of pages. If the pages were never onlined,
1084  * (via generic_online_page()), clear PageDirty().
1085  */
1086 static void virtio_mem_clear_fake_offline(unsigned long pfn,
1087                                           unsigned long nr_pages, bool onlined)
1088 {
1089         for (; nr_pages--; pfn++) {
1090                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1091
1092                 __ClearPageOffline(page);
1093                 if (!onlined)
1094                         ClearPageDirty(page);
1095         }
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Release a range of fake-offline pages to the buddy, effectively
1100  * fake-onlining them.
1101  */
1102 static void virtio_mem_fake_online(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1103 {
1104         const unsigned long max_nr_pages = MAX_ORDER_NR_PAGES;
1105         unsigned long i;
1106
1107         /*
1108          * We are always called at least with MAX_ORDER_NR_PAGES
1109          * granularity/alignment (e.g., the way subblocks work). All pages
1110          * inside such a block are alike.
1111          */
1112         for (i = 0; i < nr_pages; i += max_nr_pages) {
1113                 struct page *page = pfn_to_page(pfn + i);
1114
1115                 /*
1116                  * If the page is PageDirty(), it was kept fake-offline when
1117                  * onlining the memory block. Otherwise, it was allocated
1118                  * using alloc_contig_range(). All pages in a subblock are
1119                  * alike.
1120                  */
1121                 if (PageDirty(page)) {
1122                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1123                                                       false);
1124                         generic_online_page(page, MAX_ORDER - 1);
1125                 } else {
1126                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1127                                                       true);
1128                         free_contig_range(pfn + i, max_nr_pages);
1129                         adjust_managed_page_count(page, max_nr_pages);
1130                 }
1131         }
1132 }
1133
1134 /*
1135  * Try to allocate a range, marking pages fake-offline, effectively
1136  * fake-offlining them.
1137  */
1138 static int virtio_mem_fake_offline(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1139 {
1140         const bool is_movable = zone_idx(page_zone(pfn_to_page(pfn))) ==
1141                                 ZONE_MOVABLE;
1142         int rc, retry_count;
1143
1144         /*
1145          * TODO: We want an alloc_contig_range() mode that tries to allocate
1146          * harder (e.g., dealing with temporarily pinned pages, PCP), especially
1147          * with ZONE_MOVABLE. So for now, retry a couple of times with
1148          * ZONE_MOVABLE before giving up - because that zone is supposed to give
1149          * some guarantees.
1150          */
1151         for (retry_count = 0; retry_count < 5; retry_count++) {
1152                 rc = alloc_contig_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE,
1153                                         GFP_KERNEL);
1154                 if (rc == -ENOMEM)
1155                         /* whoops, out of memory */
1156                         return rc;
1157                 else if (rc && !is_movable)
1158                         break;
1159                 else if (rc)
1160                         continue;
1161
1162                 virtio_mem_set_fake_offline(pfn, nr_pages, true);
1163                 adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1164                 return 0;
1165         }
1166
1167         return -EBUSY;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * Handle fake-offline pages when memory is going offline - such that the
1172  * pages can be skipped by mm-core when offlining.
1173  */
1174 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
1175                                                   unsigned long nr_pages)
1176 {
1177         struct page *page;
1178         unsigned long i;
1179
1180         /*
1181          * Drop our reference to the pages so the memory can get offlined
1182          * and add the unplugged pages to the managed page counters (so
1183          * offlining code can correctly subtract them again).
1184          */
1185         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), nr_pages);
1186         /* Drop our reference to the pages so the memory can get offlined. */
1187         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1188                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1189                 if (WARN_ON(!page_ref_dec_and_test(page)))
1190                         dump_page(page, "fake-offline page referenced");
1191         }
1192 }
1193
1194 /*
1195  * Handle fake-offline pages when memory offlining is canceled - to undo
1196  * what we did in virtio_mem_fake_offline_going_offline().
1197  */
1198 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
1199                                                    unsigned long nr_pages)
1200 {
1201         unsigned long i;
1202
1203         /*
1204          * Get the reference we dropped when going offline and subtract the
1205          * unplugged pages from the managed page counters.
1206          */
1207         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1208         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1209                 page_ref_inc(pfn_to_page(pfn + i));
1210 }
1211
1212 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order)
1213 {
1214         const unsigned long addr = page_to_phys(page);
1215         unsigned long id, sb_id;
1216         struct virtio_mem *vm;
1217         bool do_online;
1218
1219         rcu_read_lock();
1220         list_for_each_entry_rcu(vm, &virtio_mem_devices, next) {
1221                 if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PFN_PHYS(1 << order)))
1222                         continue;
1223
1224                 if (vm->in_sbm) {
1225                         /*
1226                          * We exploit here that subblocks have at least
1227                          * MAX_ORDER_NR_PAGES size/alignment - so we cannot
1228                          * cross subblocks within one call.
1229                          */
1230                         id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
1231                         sb_id = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, addr);
1232                         do_online = virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id,
1233                                                                    sb_id, 1);
1234                 } else {
1235                         /*
1236                          * If the whole block is marked fake offline, keep
1237                          * everything that way.
1238                          */
1239                         id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
1240                         do_online = virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, id) !=
1241                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE;
1242                 }
1243                 if (do_online)
1244                         generic_online_page(page, order);
1245                 else
1246                         virtio_mem_set_fake_offline(PFN_DOWN(addr), 1 << order,
1247                                                     false);
1248                 rcu_read_unlock();
1249                 return;
1250         }
1251         rcu_read_unlock();
1252
1253         /* not virtio-mem memory, but e.g., a DIMM. online it */
1254         generic_online_page(page, order);
1255 }
1256
1257 static uint64_t virtio_mem_send_request(struct virtio_mem *vm,
1258                                         const struct virtio_mem_req *req)
1259 {
1260         struct scatterlist *sgs[2], sg_req, sg_resp;
1261         unsigned int len;
1262         int rc;
1263
1264         /* don't use the request residing on the stack (vaddr) */
1265         vm->req = *req;
1266
1267         /* out: buffer for request */
1268         sg_init_one(&sg_req, &vm->req, sizeof(vm->req));
1269         sgs[0] = &sg_req;
1270
1271         /* in: buffer for response */
1272         sg_init_one(&sg_resp, &vm->resp, sizeof(vm->resp));
1273         sgs[1] = &sg_resp;
1274
1275         rc = virtqueue_add_sgs(vm->vq, sgs, 1, 1, vm, GFP_KERNEL);
1276         if (rc < 0)
1277                 return rc;
1278
1279         virtqueue_kick(vm->vq);
1280
1281         /* wait for a response */
1282         wait_event(vm->host_resp, virtqueue_get_buf(vm->vq, &len));
1283
1284         return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.type);
1285 }
1286
1287 static int virtio_mem_send_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1288                                         uint64_t size)
1289 {
1290         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1291         const struct virtio_mem_req req = {
1292                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_PLUG),
1293                 .u.plug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1294                 .u.plug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1295         };
1296         int rc = -ENOMEM;
1297
1298         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1299                 return -EAGAIN;
1300
1301         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1302                 addr + size - 1);
1303
1304         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1305         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1306                 vm->plugged_size += size;
1307                 return 0;
1308         case VIRTIO_MEM_RESP_NACK:
1309                 rc = -EAGAIN;
1310                 break;
1311         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1312                 rc = -ETXTBSY;
1313                 break;
1314         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1315                 rc = -EINVAL;
1316                 break;
1317         default:
1318                 break;
1319         }
1320
1321         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory failed: %d\n", rc);
1322         return rc;
1323 }
1324
1325 static int virtio_mem_send_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1326                                           uint64_t size)
1327 {
1328         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1329         const struct virtio_mem_req req = {
1330                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG),
1331                 .u.unplug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1332                 .u.unplug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1333         };
1334         int rc = -ENOMEM;
1335
1336         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1337                 return -EAGAIN;
1338
1339         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1340                 addr + size - 1);
1341
1342         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1343         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1344                 vm->plugged_size -= size;
1345                 return 0;
1346         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1347                 rc = -ETXTBSY;
1348                 break;
1349         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1350                 rc = -EINVAL;
1351                 break;
1352         default:
1353                 break;
1354         }
1355
1356         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory failed: %d\n", rc);
1357         return rc;
1358 }
1359
1360 static int virtio_mem_send_unplug_all_request(struct virtio_mem *vm)
1361 {
1362         const struct virtio_mem_req req = {
1363                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG_ALL),
1364         };
1365         int rc = -ENOMEM;
1366
1367         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory");
1368
1369         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1370         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1371                 vm->unplug_all_required = false;
1372                 vm->plugged_size = 0;
1373                 /* usable region might have shrunk */
1374                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
1375                 return 0;
1376         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1377                 rc = -ETXTBSY;
1378                 break;
1379         default:
1380                 break;
1381         }
1382
1383         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory failed: %d\n", rc);
1384         return rc;
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Plug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1389  * of the memory block.
1390  */
1391 static int virtio_mem_sbm_plug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1392                                   int sb_id, int count)
1393 {
1394         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1395                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1396         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1397         int rc;
1398
1399         rc = virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1400         if (!rc)
1401                 virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1402         return rc;
1403 }
1404
1405 /*
1406  * Unplug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1407  * of the memory block.
1408  */
1409 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1410                                     int sb_id, int count)
1411 {
1412         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1413                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1414         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1415         int rc;
1416
1417         rc = virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1418         if (!rc)
1419                 virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1420         return rc;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Request to unplug a big block.
1425  *
1426  * Will not modify the state of the big block.
1427  */
1428 static int virtio_mem_bbm_unplug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1429 {
1430         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1431         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1432
1433         return virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1434 }
1435
1436 /*
1437  * Request to plug a big block.
1438  *
1439  * Will not modify the state of the big block.
1440  */
1441 static int virtio_mem_bbm_plug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1442 {
1443         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1444         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1445
1446         return virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a offline or not-added
1451  * memory block. Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of
1452  * skipping it).
1453  *
1454  * Will not modify the state of the memory block.
1455  *
1456  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1457  */
1458 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1459                                         unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1460 {
1461         int sb_id, count;
1462         int rc;
1463
1464         sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1;
1465         while (*nb_sb) {
1466                 /* Find the next candidate subblock */
1467                 while (sb_id >= 0 &&
1468                        virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1469                         sb_id--;
1470                 if (sb_id < 0)
1471                         break;
1472                 /* Try to unplug multiple subblocks at a time */
1473                 count = 1;
1474                 while (count < *nb_sb && sb_id > 0 &&
1475                        virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id - 1, 1)) {
1476                         count++;
1477                         sb_id--;
1478                 }
1479
1480                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1481                 if (rc)
1482                         return rc;
1483                 *nb_sb -= count;
1484                 sb_id--;
1485         }
1486
1487         return 0;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Unplug all plugged subblocks of an offline or not-added memory block.
1492  *
1493  * Will not modify the state of the memory block.
1494  *
1495  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1496  */
1497 static int virtio_mem_sbm_unplug_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
1498 {
1499         uint64_t nb_sb = vm->sbm.sbs_per_mb;
1500
1501         return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Prepare tracking data for the next memory block.
1506  */
1507 static int virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm,
1508                                           unsigned long *mb_id)
1509 {
1510         int rc;
1511
1512         if (vm->sbm.next_mb_id > vm->sbm.last_usable_mb_id)
1513                 return -ENOSPC;
1514
1515         /* Resize the state array if required. */
1516         rc = virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(vm);
1517         if (rc)
1518                 return rc;
1519
1520         /* Resize the subblock bitmap if required. */
1521         rc = virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(vm);
1522         if (rc)
1523                 return rc;
1524
1525         vm->sbm.mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED]++;
1526         *mb_id = vm->sbm.next_mb_id++;
1527         return 0;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Try to plug the desired number of subblocks and add the memory block
1532  * to Linux.
1533  *
1534  * Will modify the state of the memory block.
1535  */
1536 static int virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(struct virtio_mem *vm,
1537                                           unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1538 {
1539         const int count = min_t(int, *nb_sb, vm->sbm.sbs_per_mb);
1540         int rc;
1541
1542         if (WARN_ON_ONCE(!count))
1543                 return -EINVAL;
1544
1545         /*
1546          * Plug the requested number of subblocks before adding it to linux,
1547          * so that onlining will directly online all plugged subblocks.
1548          */
1549         rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, 0, count);
1550         if (rc)
1551                 return rc;
1552
1553         /*
1554          * Mark the block properly offline before adding it to Linux,
1555          * so the memory notifiers will find the block in the right state.
1556          */
1557         if (count == vm->sbm.sbs_per_mb)
1558                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1559                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1560         else
1561                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1562                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1563
1564         /* Add the memory block to linux - if that fails, try to unplug. */
1565         rc = virtio_mem_sbm_add_mb(vm, mb_id);
1566         if (rc) {
1567                 int new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED;
1568
1569                 if (virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, 0, count))
1570                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED;
1571                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
1572                 return rc;
1573         }
1574
1575         *nb_sb -= count;
1576         return 0;
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Try to plug the desired number of subblocks of a memory block that
1581  * is already added to Linux.
1582  *
1583  * Will modify the state of the memory block.
1584  *
1585  * Note: Can fail after some subblocks were successfully plugged.
1586  */
1587 static int virtio_mem_sbm_plug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1588                                       unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb,
1589                                       bool online)
1590 {
1591         unsigned long pfn, nr_pages;
1592         int sb_id, count;
1593         int rc;
1594
1595         if (WARN_ON_ONCE(!*nb_sb))
1596                 return -EINVAL;
1597
1598         while (*nb_sb) {
1599                 sb_id = virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(vm, mb_id);
1600                 if (sb_id >= vm->sbm.sbs_per_mb)
1601                         break;
1602                 count = 1;
1603                 while (count < *nb_sb &&
1604                        sb_id + count < vm->sbm.sbs_per_mb &&
1605                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id + count, 1))
1606                         count++;
1607
1608                 rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1609                 if (rc)
1610                         return rc;
1611                 *nb_sb -= count;
1612                 if (!online)
1613                         continue;
1614
1615                 /* fake-online the pages if the memory block is online */
1616                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1617                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
1618                 nr_pages = PFN_DOWN(count * vm->sbm.sb_size);
1619                 virtio_mem_fake_online(pfn, nr_pages);
1620         }
1621
1622         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1623                 if (online)
1624                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1625                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE);
1626                 else
1627                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1628                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1629         }
1630
1631         return 0;
1632 }
1633
1634 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1635 {
1636         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1637         unsigned long mb_id;
1638         int rc;
1639
1640         if (!nb_sb)
1641                 return 0;
1642
1643         /* Don't race with onlining/offlining */
1644         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1645
1646         /* Try to plug subblocks of partially plugged online blocks. */
1647         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
1648                                    VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL) {
1649                 rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb, true);
1650                 if (rc || !nb_sb)
1651                         goto out_unlock;
1652                 cond_resched();
1653         }
1654
1655         /* Try to plug subblocks of partially plugged offline blocks. */
1656         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
1657                                    VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
1658                 rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb, false);
1659                 if (rc || !nb_sb)
1660                         goto out_unlock;
1661                 cond_resched();
1662         }
1663
1664         /*
1665          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1666          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1667          */
1668         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1669
1670         /* Try to plug and add unused blocks */
1671         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1672                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1673                         return -ENOSPC;
1674
1675                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1676                 if (rc || !nb_sb)
1677                         return rc;
1678                 cond_resched();
1679         }
1680
1681         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1682         while (nb_sb) {
1683                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1684                         return -ENOSPC;
1685
1686                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1687                 if (rc)
1688                         return rc;
1689                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1690                 if (rc)
1691                         return rc;
1692                 cond_resched();
1693         }
1694
1695         return 0;
1696 out_unlock:
1697         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1698         return rc;
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Plug a big block and add it to Linux.
1703  *
1704  * Will modify the state of the big block.
1705  */
1706 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1707                                           unsigned long bb_id)
1708 {
1709         int rc;
1710
1711         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1712                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1713                 return -EINVAL;
1714
1715         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1716         if (rc)
1717                 return rc;
1718         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1719
1720         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1721         if (rc) {
1722                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1723                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1724                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1725                 else
1726                         /* Retry from the main loop. */
1727                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1728                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1729                 return rc;
1730         }
1731         return 0;
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Prepare tracking data for the next big block.
1736  */
1737 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1738                                           unsigned long *bb_id)
1739 {
1740         int rc;
1741
1742         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1743                 return -ENOSPC;
1744
1745         /* Resize the big block state array if required. */
1746         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1747         if (rc)
1748                 return rc;
1749
1750         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1751         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1752         vm->bbm.next_bb_id++;
1753         return 0;
1754 }
1755
1756 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1757 {
1758         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1759         unsigned long bb_id;
1760         int rc;
1761
1762         if (!nb_bb)
1763                 return 0;
1764
1765         /* Try to plug and add unused big blocks */
1766         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1767                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1768                         return -ENOSPC;
1769
1770                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1771                 if (!rc)
1772                         nb_bb--;
1773                 if (rc || !nb_bb)
1774                         return rc;
1775                 cond_resched();
1776         }
1777
1778         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1779         while (nb_bb) {
1780                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1781                         return -ENOSPC;
1782
1783                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1784                 if (rc)
1785                         return rc;
1786                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1787                 if (!rc)
1788                         nb_bb--;
1789                 if (rc)
1790                         return rc;
1791                 cond_resched();
1792         }
1793
1794         return 0;
1795 }
1796
1797 /*
1798  * Try to plug the requested amount of memory.
1799  */
1800 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1801 {
1802         if (vm->in_sbm)
1803                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1804         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1809  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1810  *
1811  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1812  * hotplug_mutex.
1813  *
1814  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1815  */
1816 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1817                                                 unsigned long mb_id,
1818                                                 uint64_t *nb_sb)
1819 {
1820         int rc;
1821
1822         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, nb_sb);
1823
1824         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1825         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1826                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1827                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1828         if (rc)
1829                 return rc;
1830
1831         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1832                 /*
1833                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1834                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1835                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1836                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1837                  */
1838                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1839                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1840
1841                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1842                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1843                 BUG_ON(rc);
1844                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1845         }
1846         return 0;
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1851  *
1852  * Will modify the state of the memory block.
1853  */
1854 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1855                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1856                                            int count)
1857 {
1858         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1859         unsigned long start_pfn;
1860         int rc;
1861
1862         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1863                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1864
1865         rc = virtio_mem_fake_offline(start_pfn, nr_pages);
1866         if (rc)
1867                 return rc;
1868
1869         /* Try to unplug the allocated memory */
1870         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1871         if (rc) {
1872                 /* Return the memory to the buddy. */
1873                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1874                 return rc;
1875         }
1876
1877         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1878                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL);
1879         return 0;
1880 }
1881
1882 /*
1883  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1884  * Will skip subblock that are busy.
1885  *
1886  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1887  * hotplug_mutex.
1888  *
1889  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1890  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1891  */
1892 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1893                                                unsigned long mb_id,
1894                                                uint64_t *nb_sb)
1895 {
1896         int rc, sb_id;
1897
1898         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
1899         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
1900             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1901                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
1902                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
1903                 if (!rc) {
1904                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
1905                         goto unplugged;
1906                 } else if (rc != -EBUSY)
1907                         return rc;
1908         }
1909
1910         /* Fallback to single subblocks. */
1911         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
1912                 /* Find the next candidate subblock */
1913                 while (sb_id >= 0 &&
1914                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1915                         sb_id--;
1916                 if (sb_id < 0)
1917                         break;
1918
1919                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
1920                 if (rc == -EBUSY)
1921                         continue;
1922                 else if (rc)
1923                         return rc;
1924                 *nb_sb -= 1;
1925         }
1926
1927 unplugged:
1928         /*
1929          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
1930          * remove it. This will usually not fail, as no memory is in use
1931          * anymore - however some other notifiers might NACK the request.
1932          */
1933         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1934                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1935                 rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
1936                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1937                 if (!rc)
1938                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1939                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1940         }
1941
1942         return 0;
1943 }
1944
1945 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1946 {
1947         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1948         unsigned long mb_id;
1949         int rc;
1950
1951         if (!nb_sb)
1952                 return 0;
1953
1954         /*
1955          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
1956          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
1957          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
1958          */
1959         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1960
1961         /* Try to unplug subblocks of partially plugged offline blocks. */
1962         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id,
1963                                        VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
1964                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, &nb_sb);
1965                 if (rc || !nb_sb)
1966                         goto out_unlock;
1967                 cond_resched();
1968         }
1969
1970         /* Try to unplug subblocks of plugged offline blocks. */
1971         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE) {
1972                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, &nb_sb);
1973                 if (rc || !nb_sb)
1974                         goto out_unlock;
1975                 cond_resched();
1976         }
1977
1978         if (!unplug_online) {
1979                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1980                 return 0;
1981         }
1982
1983         /* Try to unplug subblocks of partially plugged online blocks. */
1984         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id,
1985                                        VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL) {
1986                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, &nb_sb);
1987                 if (rc || !nb_sb)
1988                         goto out_unlock;
1989                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1990                 cond_resched();
1991                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1992         }
1993
1994         /* Try to unplug subblocks of plugged online blocks. */
1995         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE) {
1996                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, &nb_sb);
1997                 if (rc || !nb_sb)
1998                         goto out_unlock;
1999                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2000                 cond_resched();
2001                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2002         }
2003
2004         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2005         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
2006 out_unlock:
2007         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2008         return rc;
2009 }
2010
2011 /*
2012  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2013  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2014  *
2015  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2016  * hotplug_mutex.
2017  */
2018 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2019                                                        unsigned long bb_id)
2020 {
2021         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2022         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2023         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2024         unsigned long pfn;
2025         struct page *page;
2026         int rc;
2027
2028         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2029                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2030                 return -EINVAL;
2031
2032         if (bbm_safe_unplug) {
2033                 /*
2034                  * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2035                  * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2036                  * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2037                  * onlining/offlining until we have a consistent state.
2038                  */
2039                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2040                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2041                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2042
2043                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2044                         page = pfn_to_online_page(pfn);
2045                         if (!page)
2046                                 continue;
2047
2048                         rc = virtio_mem_fake_offline(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2049                         if (rc) {
2050                                 end_pfn = pfn;
2051                                 goto rollback_safe_unplug;
2052                         }
2053                 }
2054                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2055         }
2056
2057         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2058         if (rc) {
2059                 if (bbm_safe_unplug) {
2060                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2061                         goto rollback_safe_unplug;
2062                 }
2063                 return rc;
2064         }
2065
2066         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2067         if (rc)
2068                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2069                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2070         else
2071                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2072                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2073         return rc;
2074
2075 rollback_safe_unplug:
2076         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2077                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2078                 if (!page)
2079                         continue;
2080                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2081         }
2082         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2083         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2084         return rc;
2085 }
2086
2087 /*
2088  * Try to remove a big block from Linux and unplug it. Will fail with
2089  * -EBUSY if some memory is online.
2090  *
2091  * Will modify the state of the memory block.
2092  */
2093 static int virtio_mem_bbm_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2094                                                unsigned long bb_id)
2095 {
2096         int rc;
2097
2098         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2099                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2100                 return -EINVAL;
2101
2102         rc = virtio_mem_bbm_remove_bb(vm, bb_id);
2103         if (rc)
2104                 return -EBUSY;
2105
2106         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2107         if (rc)
2108                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2109                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2110         else
2111                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2112                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2113         return rc;
2114 }
2115
2116 /*
2117  * Test if a big block is completely offline.
2118  */
2119 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2120                                          unsigned long bb_id)
2121 {
2122         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2123         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2124         unsigned long pfn;
2125
2126         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2127              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2128                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2129                         return false;
2130         }
2131
2132         return true;
2133 }
2134
2135 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2136 {
2137         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2138         uint64_t bb_id;
2139         int rc;
2140
2141         if (!nb_bb)
2142                 return 0;
2143
2144         /* Try to unplug completely offline big blocks first. */
2145         virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2146                 cond_resched();
2147                 /*
2148                  * As we're holding no locks, this check is racy as memory
2149                  * can get onlined in the meantime - but we'll fail gracefully.
2150                  */
2151                 if (!virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2152                         continue;
2153                 rc = virtio_mem_bbm_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2154                 if (rc == -EBUSY)
2155                         continue;
2156                 if (!rc)
2157                         nb_bb--;
2158                 if (rc || !nb_bb)
2159                         return rc;
2160         }
2161
2162         if (!unplug_online)
2163                 return 0;
2164
2165         /* Try to unplug any big blocks. */
2166         virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2167                 cond_resched();
2168                 rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2169                 if (rc == -EBUSY)
2170                         continue;
2171                 if (!rc)
2172                         nb_bb--;
2173                 if (rc || !nb_bb)
2174                         return rc;
2175         }
2176
2177         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2178 }
2179
2180 /*
2181  * Try to unplug the requested amount of memory.
2182  */
2183 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2184 {
2185         if (vm->in_sbm)
2186                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2187         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2192  * because the hypervisor was busy.
2193  */
2194 static int virtio_mem_unplug_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2195 {
2196         unsigned long id;
2197         int rc;
2198
2199         if (!vm->in_sbm) {
2200                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2201                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2202                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2203                         if (rc)
2204                                 return rc;
2205                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2206                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2207                 }
2208                 return 0;
2209         }
2210
2211         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2212                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2213                 if (rc)
2214                         return rc;
2215                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2216                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2217         }
2218
2219         return 0;
2220 }
2221
2222 /*
2223  * Update all parts of the config that could have changed.
2224  */
2225 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2226 {
2227         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2228         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2229
2230         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2231         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2232                         &new_plugged_size);
2233         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2234                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2235
2236         /* calculate the last usable memory block id */
2237         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2238                         usable_region_size, &usable_region_size);
2239         end_addr = min(vm->addr + usable_region_size - 1,
2240                        pluggable_range.end);
2241
2242         if (vm->in_sbm) {
2243                 vm->sbm.last_usable_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr);
2244                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, memory_block_size_bytes()))
2245                         vm->sbm.last_usable_mb_id--;
2246         } else {
2247                 vm->bbm.last_usable_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm,
2248                                                                      end_addr);
2249                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, vm->bbm.bb_size))
2250                         vm->bbm.last_usable_bb_id--;
2251         }
2252         /*
2253          * If we cannot plug any of our device memory (e.g., nothing in the
2254          * usable region is addressable), the last usable memory block id will
2255          * be smaller than the first usable memory block id. We'll stop
2256          * attempting to add memory with -ENOSPC from our main loop.
2257          */
2258
2259         /* see if there is a request to change the size */
2260         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2261                         &vm->requested_size);
2262
2263         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2264         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2269  */
2270 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2271 {
2272         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2273         uint64_t diff;
2274         int rc;
2275
2276         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2277
2278         if (vm->broken)
2279                 return;
2280
2281         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2282 retry:
2283         rc = 0;
2284
2285         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2286         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2287                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2288
2289         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2290                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2291                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2292         }
2293
2294         /* Unplug any leftovers from previous runs */
2295         if (!rc)
2296                 rc = virtio_mem_unplug_pending_mb(vm);
2297
2298         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2299                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2300                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2301                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2302                 } else {
2303                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2304                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2305                 }
2306         }
2307
2308         switch (rc) {
2309         case 0:
2310                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2311                 break;
2312         case -ENOSPC:
2313                 /*
2314                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2315                  * or we have too many offline memory blocks.
2316                  */
2317                 break;
2318         case -ETXTBSY:
2319                 /*
2320                  * The hypervisor cannot process our request right now
2321                  * (e.g., out of memory, migrating);
2322                  */
2323         case -EBUSY:
2324                 /*
2325                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2326                  * is busy).
2327                  */
2328         case -ENOMEM:
2329                 /* Out of memory, try again later. */
2330                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2331                               HRTIMER_MODE_REL);
2332                 break;
2333         case -EAGAIN:
2334                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2335                 goto retry;
2336         default:
2337                 /* Unknown error, mark as broken */
2338                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2339                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2340                 vm->broken = true;
2341         }
2342
2343         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2344 }
2345
2346 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2347 {
2348         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2349                                              retry_timer);
2350
2351         virtio_mem_retry(vm);
2352         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2353                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2354         return HRTIMER_NORESTART;
2355 }
2356
2357 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2358 {
2359         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2360
2361         wake_up(&vm->host_resp);
2362 }
2363
2364 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2365 {
2366         struct virtqueue *vq;
2367
2368         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2369                                    "guest-request");
2370         if (IS_ERR(vq))
2371                 return PTR_ERR(vq);
2372         vm->vq = vq;
2373
2374         return 0;
2375 }
2376
2377 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2378 {
2379         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2380         uint64_t sb_size, addr;
2381         uint16_t node_id;
2382
2383         if (!vm->vdev->config->get) {
2384                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2385                 return -EINVAL;
2386         }
2387
2388         /*
2389          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2390          * memory is still accessible (but not mapped).
2391          */
2392         if (is_kdump_kernel()) {
2393                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel\n");
2394                 return -EBUSY;
2395         }
2396
2397         /* Fetch all properties that can't change. */
2398         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2399                         &vm->plugged_size);
2400         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2401                         &vm->device_block_size);
2402         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2403                         &node_id);
2404         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2405         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2406         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2407                         &vm->region_size);
2408
2409         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2410         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2411                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2412
2413         /* bad device setup - warn only */
2414         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2415                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2416                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2417         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2418                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2419                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2420         if (vm->addr < pluggable_range.start ||
2421             vm->addr + vm->region_size - 1 > pluggable_range.end)
2422                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2423                          "Some device memory is not addressable/pluggable. This can make some memory unusable.\n");
2424
2425         /*
2426          * We want subblocks to span at least MAX_ORDER_NR_PAGES and
2427          * pageblock_nr_pages pages. This:
2428          * - Simplifies our page onlining code (virtio_mem_online_page_cb)
2429          *   and fake page onlining code (virtio_mem_fake_online).
2430          * - Is required for now for alloc_contig_range() to work reliably -
2431          *   it doesn't properly handle smaller granularity on ZONE_NORMAL.
2432          */
2433         sb_size = max_t(uint64_t, MAX_ORDER_NR_PAGES,
2434                         pageblock_nr_pages) * PAGE_SIZE;
2435         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2436
2437         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2438                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2439                 vm->in_sbm = true;
2440                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2441                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2442                                      vm->sbm.sb_size;
2443
2444                 /* Round up to the next full memory block */
2445                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2446                        memory_block_size_bytes() - 1;
2447                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2448                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2449         } else {
2450                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2451                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2452                                         memory_block_size_bytes());
2453
2454                 if (bbm_block_size) {
2455                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2456                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2457                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2458                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2459                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2460                                          "bbm_block_size is too small");
2461                         } else {
2462                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2463                         }
2464                 }
2465
2466                 /* Round up to the next aligned big block */
2467                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2468                        vm->bbm.bb_size - 1;
2469                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2470                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2471         }
2472
2473         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2474         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2475                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2476         /* In BBM, we also want at least two big blocks. */
2477         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2478                                       vm->offline_threshold);
2479
2480         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2481         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2482         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2483                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2484         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2485                  memory_block_size_bytes());
2486         if (vm->in_sbm)
2487                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2488                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2489         else
2490                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2491                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2492         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2493                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2494
2495         return 0;
2496 }
2497
2498 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2499 {
2500         /*
2501          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2502          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2503          */
2504         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2505
2506         if (!name)
2507                 return -ENOMEM;
2508
2509         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2510                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM);
2511         if (!vm->parent_resource) {
2512                 kfree(name);
2513                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2514                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2515                          "reloading the driver is not supported\n");
2516                 return -EBUSY;
2517         }
2518
2519         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2520         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2521         return 0;
2522 }
2523
2524 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2525 {
2526         const char *name;
2527
2528         if (!vm->parent_resource)
2529                 return;
2530
2531         name = vm->parent_resource->name;
2532         release_resource(vm->parent_resource);
2533         kfree(vm->parent_resource);
2534         kfree(name);
2535         vm->parent_resource = NULL;
2536 }
2537
2538 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2539 {
2540         return 1;
2541 }
2542
2543 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2544 {
2545         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2546
2547         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2548                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2549                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2550 }
2551
2552 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2553 {
2554         struct virtio_mem *vm;
2555         int rc;
2556
2557         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2558         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2559
2560         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2561         if (!vm)
2562                 return -ENOMEM;
2563
2564         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2565         vm->vdev = vdev;
2566         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2567         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2568         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2569         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2570         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2571         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2572         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2573
2574         /* register the virtqueue */
2575         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2576         if (rc)
2577                 goto out_free_vm;
2578
2579         /* initialize the device by querying the config */
2580         rc = virtio_mem_init(vm);
2581         if (rc)
2582                 goto out_del_vq;
2583
2584         /* create the parent resource for all memory */
2585         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2586         if (rc)
2587                 goto out_del_vq;
2588
2589         /*
2590          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2591          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2592          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2593          */
2594         if (vm->plugged_size) {
2595                 vm->unplug_all_required = true;
2596                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2597         }
2598
2599         /* register callbacks */
2600         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2601         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2602         if (rc)
2603                 goto out_del_resource;
2604         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2605         if (rc)
2606                 goto out_unreg_mem;
2607
2608         virtio_device_ready(vdev);
2609
2610         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2611         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2612         queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2613
2614         return 0;
2615 out_unreg_mem:
2616         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2617 out_del_resource:
2618         virtio_mem_delete_resource(vm);
2619 out_del_vq:
2620         vdev->config->del_vqs(vdev);
2621 out_free_vm:
2622         kfree(vm);
2623         vdev->priv = NULL;
2624
2625         return rc;
2626 }
2627
2628 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2629 {
2630         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2631         unsigned long mb_id;
2632         int rc;
2633
2634         /*
2635          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2636          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2637          */
2638         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2639         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2640         vm->removing = true;
2641         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2642         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2643
2644         /* wait until the workqueue stopped */
2645         cancel_work_sync(&vm->wq);
2646         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2647
2648         if (vm->in_sbm) {
2649                 /*
2650                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2651                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2652                  */
2653                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2654                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2655                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2656                         BUG_ON(rc);
2657                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2658                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2659                 }
2660                 /*
2661                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2662                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2663                  * worry about them.
2664                  */
2665         }
2666
2667         /* unregister callbacks */
2668         unregister_virtio_mem_device(vm);
2669         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2670
2671         /*
2672          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2673          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2674          * away. Warn at least.
2675          */
2676         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2677                 dev_warn(&vdev->dev, "device still has system memory added\n");
2678         } else {
2679                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2680                 kfree_const(vm->resource_name);
2681         }
2682
2683         /* remove all tracking data - no locking needed */
2684         if (vm->in_sbm) {
2685                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2686                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2687         } else {
2688                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2689         }
2690
2691         /* reset the device and cleanup the queues */
2692         vdev->config->reset(vdev);
2693         vdev->config->del_vqs(vdev);
2694
2695         kfree(vm);
2696         vdev->priv = NULL;
2697 }
2698
2699 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2700 {
2701         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2702
2703         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2704         virtio_mem_retry(vm);
2705 }
2706
2707 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2708 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2709 {
2710         /*
2711          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2712          * allow to suspend/hibernate.
2713          */
2714         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2715         return -EPERM;
2716 }
2717
2718 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2719 {
2720         return -EPERM;
2721 }
2722 #endif
2723
2724 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2725 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2726         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2727 #endif
2728 };
2729
2730 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2731         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2732         { 0 },
2733 };
2734
2735 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2736         .feature_table = virtio_mem_features,
2737         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2738         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2739         .driver.owner = THIS_MODULE,
2740         .id_table = virtio_mem_id_table,
2741         .probe = virtio_mem_probe,
2742         .remove = virtio_mem_remove,
2743         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2744 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2745         .freeze =       virtio_mem_freeze,
2746         .restore =      virtio_mem_restore,
2747 #endif
2748 };
2749
2750 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
2751 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
2752 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
2753 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
2754 MODULE_LICENSE("GPL");