virtio-mem: simplify high-level plug handling in Sub Block Mode
[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         for (; nr_pages--; pfn++) {
1069                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1070
1071                 __SetPageOffline(page);
1072                 if (!onlined) {
1073                         SetPageDirty(page);
1074                         /* FIXME: remove after cleanups */
1075                         ClearPageReserved(page);
1076                 }
1077         }
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Clear PG_offline from a range of pages. If the pages were never onlined,
1082  * (via generic_online_page()), clear PageDirty().
1083  */
1084 static void virtio_mem_clear_fake_offline(unsigned long pfn,
1085                                           unsigned long nr_pages, bool onlined)
1086 {
1087         for (; nr_pages--; pfn++) {
1088                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1089
1090                 __ClearPageOffline(page);
1091                 if (!onlined)
1092                         ClearPageDirty(page);
1093         }
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Release a range of fake-offline pages to the buddy, effectively
1098  * fake-onlining them.
1099  */
1100 static void virtio_mem_fake_online(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1101 {
1102         const unsigned long max_nr_pages = MAX_ORDER_NR_PAGES;
1103         unsigned long i;
1104
1105         /*
1106          * We are always called at least with MAX_ORDER_NR_PAGES
1107          * granularity/alignment (e.g., the way subblocks work). All pages
1108          * inside such a block are alike.
1109          */
1110         for (i = 0; i < nr_pages; i += max_nr_pages) {
1111                 struct page *page = pfn_to_page(pfn + i);
1112
1113                 /*
1114                  * If the page is PageDirty(), it was kept fake-offline when
1115                  * onlining the memory block. Otherwise, it was allocated
1116                  * using alloc_contig_range(). All pages in a subblock are
1117                  * alike.
1118                  */
1119                 if (PageDirty(page)) {
1120                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1121                                                       false);
1122                         generic_online_page(page, MAX_ORDER - 1);
1123                 } else {
1124                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1125                                                       true);
1126                         free_contig_range(pfn + i, max_nr_pages);
1127                         adjust_managed_page_count(page, max_nr_pages);
1128                 }
1129         }
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Try to allocate a range, marking pages fake-offline, effectively
1134  * fake-offlining them.
1135  */
1136 static int virtio_mem_fake_offline(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1137 {
1138         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(pfn)) ==
1139                                 ZONE_MOVABLE;
1140         int rc, retry_count;
1141
1142         /*
1143          * TODO: We want an alloc_contig_range() mode that tries to allocate
1144          * harder (e.g., dealing with temporarily pinned pages, PCP), especially
1145          * with ZONE_MOVABLE. So for now, retry a couple of times with
1146          * ZONE_MOVABLE before giving up - because that zone is supposed to give
1147          * some guarantees.
1148          */
1149         for (retry_count = 0; retry_count < 5; retry_count++) {
1150                 rc = alloc_contig_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE,
1151                                         GFP_KERNEL);
1152                 if (rc == -ENOMEM)
1153                         /* whoops, out of memory */
1154                         return rc;
1155                 else if (rc && !is_movable)
1156                         break;
1157                 else if (rc)
1158                         continue;
1159
1160                 virtio_mem_set_fake_offline(pfn, nr_pages, true);
1161                 adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1162                 return 0;
1163         }
1164
1165         return -EBUSY;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * Handle fake-offline pages when memory is going offline - such that the
1170  * pages can be skipped by mm-core when offlining.
1171  */
1172 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
1173                                                   unsigned long nr_pages)
1174 {
1175         struct page *page;
1176         unsigned long i;
1177
1178         /*
1179          * Drop our reference to the pages so the memory can get offlined
1180          * and add the unplugged pages to the managed page counters (so
1181          * offlining code can correctly subtract them again).
1182          */
1183         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), nr_pages);
1184         /* Drop our reference to the pages so the memory can get offlined. */
1185         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1186                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1187                 if (WARN_ON(!page_ref_dec_and_test(page)))
1188                         dump_page(page, "fake-offline page referenced");
1189         }
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Handle fake-offline pages when memory offlining is canceled - to undo
1194  * what we did in virtio_mem_fake_offline_going_offline().
1195  */
1196 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
1197                                                    unsigned long nr_pages)
1198 {
1199         unsigned long i;
1200
1201         /*
1202          * Get the reference we dropped when going offline and subtract the
1203          * unplugged pages from the managed page counters.
1204          */
1205         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1206         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1207                 page_ref_inc(pfn_to_page(pfn + i));
1208 }
1209
1210 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order)
1211 {
1212         const unsigned long addr = page_to_phys(page);
1213         unsigned long id, sb_id;
1214         struct virtio_mem *vm;
1215         bool do_online;
1216
1217         rcu_read_lock();
1218         list_for_each_entry_rcu(vm, &virtio_mem_devices, next) {
1219                 if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PFN_PHYS(1 << order)))
1220                         continue;
1221
1222                 if (vm->in_sbm) {
1223                         /*
1224                          * We exploit here that subblocks have at least
1225                          * MAX_ORDER_NR_PAGES size/alignment - so we cannot
1226                          * cross subblocks within one call.
1227                          */
1228                         id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
1229                         sb_id = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, addr);
1230                         do_online = virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id,
1231                                                                    sb_id, 1);
1232                 } else {
1233                         /*
1234                          * If the whole block is marked fake offline, keep
1235                          * everything that way.
1236                          */
1237                         id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
1238                         do_online = virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, id) !=
1239                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE;
1240                 }
1241                 if (do_online)
1242                         generic_online_page(page, order);
1243                 else
1244                         virtio_mem_set_fake_offline(PFN_DOWN(addr), 1 << order,
1245                                                     false);
1246                 rcu_read_unlock();
1247                 return;
1248         }
1249         rcu_read_unlock();
1250
1251         /* not virtio-mem memory, but e.g., a DIMM. online it */
1252         generic_online_page(page, order);
1253 }
1254
1255 static uint64_t virtio_mem_send_request(struct virtio_mem *vm,
1256                                         const struct virtio_mem_req *req)
1257 {
1258         struct scatterlist *sgs[2], sg_req, sg_resp;
1259         unsigned int len;
1260         int rc;
1261
1262         /* don't use the request residing on the stack (vaddr) */
1263         vm->req = *req;
1264
1265         /* out: buffer for request */
1266         sg_init_one(&sg_req, &vm->req, sizeof(vm->req));
1267         sgs[0] = &sg_req;
1268
1269         /* in: buffer for response */
1270         sg_init_one(&sg_resp, &vm->resp, sizeof(vm->resp));
1271         sgs[1] = &sg_resp;
1272
1273         rc = virtqueue_add_sgs(vm->vq, sgs, 1, 1, vm, GFP_KERNEL);
1274         if (rc < 0)
1275                 return rc;
1276
1277         virtqueue_kick(vm->vq);
1278
1279         /* wait for a response */
1280         wait_event(vm->host_resp, virtqueue_get_buf(vm->vq, &len));
1281
1282         return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.type);
1283 }
1284
1285 static int virtio_mem_send_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1286                                         uint64_t size)
1287 {
1288         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1289         const struct virtio_mem_req req = {
1290                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_PLUG),
1291                 .u.plug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1292                 .u.plug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1293         };
1294         int rc = -ENOMEM;
1295
1296         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1297                 return -EAGAIN;
1298
1299         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1300                 addr + size - 1);
1301
1302         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1303         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1304                 vm->plugged_size += size;
1305                 return 0;
1306         case VIRTIO_MEM_RESP_NACK:
1307                 rc = -EAGAIN;
1308                 break;
1309         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1310                 rc = -ETXTBSY;
1311                 break;
1312         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1313                 rc = -EINVAL;
1314                 break;
1315         default:
1316                 break;
1317         }
1318
1319         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory failed: %d\n", rc);
1320         return rc;
1321 }
1322
1323 static int virtio_mem_send_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1324                                           uint64_t size)
1325 {
1326         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1327         const struct virtio_mem_req req = {
1328                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG),
1329                 .u.unplug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1330                 .u.unplug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1331         };
1332         int rc = -ENOMEM;
1333
1334         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1335                 return -EAGAIN;
1336
1337         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1338                 addr + size - 1);
1339
1340         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1341         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1342                 vm->plugged_size -= size;
1343                 return 0;
1344         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1345                 rc = -ETXTBSY;
1346                 break;
1347         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1348                 rc = -EINVAL;
1349                 break;
1350         default:
1351                 break;
1352         }
1353
1354         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory failed: %d\n", rc);
1355         return rc;
1356 }
1357
1358 static int virtio_mem_send_unplug_all_request(struct virtio_mem *vm)
1359 {
1360         const struct virtio_mem_req req = {
1361                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG_ALL),
1362         };
1363         int rc = -ENOMEM;
1364
1365         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory");
1366
1367         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1368         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1369                 vm->unplug_all_required = false;
1370                 vm->plugged_size = 0;
1371                 /* usable region might have shrunk */
1372                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
1373                 return 0;
1374         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1375                 rc = -ETXTBSY;
1376                 break;
1377         default:
1378                 break;
1379         }
1380
1381         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory failed: %d\n", rc);
1382         return rc;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Plug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1387  * of the memory block.
1388  */
1389 static int virtio_mem_sbm_plug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1390                                   int sb_id, int count)
1391 {
1392         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1393                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1394         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1395         int rc;
1396
1397         rc = virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1398         if (!rc)
1399                 virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1400         return rc;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Unplug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1405  * of the memory block.
1406  */
1407 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1408                                     int sb_id, int count)
1409 {
1410         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1411                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1412         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1413         int rc;
1414
1415         rc = virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1416         if (!rc)
1417                 virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1418         return rc;
1419 }
1420
1421 /*
1422  * Request to unplug a big block.
1423  *
1424  * Will not modify the state of the big block.
1425  */
1426 static int virtio_mem_bbm_unplug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1427 {
1428         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1429         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1430
1431         return virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Request to plug a big block.
1436  *
1437  * Will not modify the state of the big block.
1438  */
1439 static int virtio_mem_bbm_plug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1440 {
1441         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1442         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1443
1444         return virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a offline or not-added
1449  * memory block. Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of
1450  * skipping it).
1451  *
1452  * Will not modify the state of the memory block.
1453  *
1454  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1455  */
1456 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1457                                         unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1458 {
1459         int sb_id, count;
1460         int rc;
1461
1462         sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1;
1463         while (*nb_sb) {
1464                 /* Find the next candidate subblock */
1465                 while (sb_id >= 0 &&
1466                        virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1467                         sb_id--;
1468                 if (sb_id < 0)
1469                         break;
1470                 /* Try to unplug multiple subblocks at a time */
1471                 count = 1;
1472                 while (count < *nb_sb && sb_id > 0 &&
1473                        virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id - 1, 1)) {
1474                         count++;
1475                         sb_id--;
1476                 }
1477
1478                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1479                 if (rc)
1480                         return rc;
1481                 *nb_sb -= count;
1482                 sb_id--;
1483         }
1484
1485         return 0;
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Unplug all plugged subblocks of an offline or not-added memory block.
1490  *
1491  * Will not modify the state of the memory block.
1492  *
1493  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1494  */
1495 static int virtio_mem_sbm_unplug_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
1496 {
1497         uint64_t nb_sb = vm->sbm.sbs_per_mb;
1498
1499         return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Prepare tracking data for the next memory block.
1504  */
1505 static int virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm,
1506                                           unsigned long *mb_id)
1507 {
1508         int rc;
1509
1510         if (vm->sbm.next_mb_id > vm->sbm.last_usable_mb_id)
1511                 return -ENOSPC;
1512
1513         /* Resize the state array if required. */
1514         rc = virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(vm);
1515         if (rc)
1516                 return rc;
1517
1518         /* Resize the subblock bitmap if required. */
1519         rc = virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(vm);
1520         if (rc)
1521                 return rc;
1522
1523         vm->sbm.mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED]++;
1524         *mb_id = vm->sbm.next_mb_id++;
1525         return 0;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Try to plug the desired number of subblocks and add the memory block
1530  * to Linux.
1531  *
1532  * Will modify the state of the memory block.
1533  */
1534 static int virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(struct virtio_mem *vm,
1535                                           unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1536 {
1537         const int count = min_t(int, *nb_sb, vm->sbm.sbs_per_mb);
1538         int rc;
1539
1540         if (WARN_ON_ONCE(!count))
1541                 return -EINVAL;
1542
1543         /*
1544          * Plug the requested number of subblocks before adding it to linux,
1545          * so that onlining will directly online all plugged subblocks.
1546          */
1547         rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, 0, count);
1548         if (rc)
1549                 return rc;
1550
1551         /*
1552          * Mark the block properly offline before adding it to Linux,
1553          * so the memory notifiers will find the block in the right state.
1554          */
1555         if (count == vm->sbm.sbs_per_mb)
1556                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1557                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1558         else
1559                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1560                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1561
1562         /* Add the memory block to linux - if that fails, try to unplug. */
1563         rc = virtio_mem_sbm_add_mb(vm, mb_id);
1564         if (rc) {
1565                 int new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED;
1566
1567                 if (virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, 0, count))
1568                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED;
1569                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
1570                 return rc;
1571         }
1572
1573         *nb_sb -= count;
1574         return 0;
1575 }
1576
1577 /*
1578  * Try to plug the desired number of subblocks of a memory block that
1579  * is already added to Linux.
1580  *
1581  * Will modify the state of the memory block.
1582  *
1583  * Note: Can fail after some subblocks were successfully plugged.
1584  */
1585 static int virtio_mem_sbm_plug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1586                                       unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1587 {
1588         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1589         unsigned long pfn, nr_pages;
1590         int sb_id, count;
1591         int rc;
1592
1593         if (WARN_ON_ONCE(!*nb_sb))
1594                 return -EINVAL;
1595
1596         while (*nb_sb) {
1597                 sb_id = virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(vm, mb_id);
1598                 if (sb_id >= vm->sbm.sbs_per_mb)
1599                         break;
1600                 count = 1;
1601                 while (count < *nb_sb &&
1602                        sb_id + count < vm->sbm.sbs_per_mb &&
1603                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id + count, 1))
1604                         count++;
1605
1606                 rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1607                 if (rc)
1608                         return rc;
1609                 *nb_sb -= count;
1610                 if (old_state == VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL)
1611                         continue;
1612
1613                 /* fake-online the pages if the memory block is online */
1614                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1615                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
1616                 nr_pages = PFN_DOWN(count * vm->sbm.sb_size);
1617                 virtio_mem_fake_online(pfn, nr_pages);
1618         }
1619
1620         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1621                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, old_state - 1);
1622
1623         return 0;
1624 }
1625
1626 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1627 {
1628         const int mb_states[] = {
1629                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL,
1630                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1631         };
1632         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1633         unsigned long mb_id;
1634         int rc, i;
1635
1636         if (!nb_sb)
1637                 return 0;
1638
1639         /* Don't race with onlining/offlining */
1640         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1641
1642         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
1643                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, mb_states[i]) {
1644                         rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1645                         if (rc || !nb_sb)
1646                                 goto out_unlock;
1647                         cond_resched();
1648                 }
1649         }
1650
1651         /*
1652          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1653          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1654          */
1655         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1656
1657         /* Try to plug and add unused blocks */
1658         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1659                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1660                         return -ENOSPC;
1661
1662                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1663                 if (rc || !nb_sb)
1664                         return rc;
1665                 cond_resched();
1666         }
1667
1668         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1669         while (nb_sb) {
1670                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1671                         return -ENOSPC;
1672
1673                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1674                 if (rc)
1675                         return rc;
1676                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1677                 if (rc)
1678                         return rc;
1679                 cond_resched();
1680         }
1681
1682         return 0;
1683 out_unlock:
1684         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1685         return rc;
1686 }
1687
1688 /*
1689  * Plug a big block and add it to Linux.
1690  *
1691  * Will modify the state of the big block.
1692  */
1693 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1694                                           unsigned long bb_id)
1695 {
1696         int rc;
1697
1698         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1699                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1700                 return -EINVAL;
1701
1702         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1703         if (rc)
1704                 return rc;
1705         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1706
1707         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1708         if (rc) {
1709                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1710                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1711                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1712                 else
1713                         /* Retry from the main loop. */
1714                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1715                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1716                 return rc;
1717         }
1718         return 0;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Prepare tracking data for the next big block.
1723  */
1724 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1725                                           unsigned long *bb_id)
1726 {
1727         int rc;
1728
1729         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1730                 return -ENOSPC;
1731
1732         /* Resize the big block state array if required. */
1733         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1734         if (rc)
1735                 return rc;
1736
1737         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1738         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1739         vm->bbm.next_bb_id++;
1740         return 0;
1741 }
1742
1743 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1744 {
1745         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1746         unsigned long bb_id;
1747         int rc;
1748
1749         if (!nb_bb)
1750                 return 0;
1751
1752         /* Try to plug and add unused big blocks */
1753         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1754                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1755                         return -ENOSPC;
1756
1757                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1758                 if (!rc)
1759                         nb_bb--;
1760                 if (rc || !nb_bb)
1761                         return rc;
1762                 cond_resched();
1763         }
1764
1765         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1766         while (nb_bb) {
1767                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1768                         return -ENOSPC;
1769
1770                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1771                 if (rc)
1772                         return rc;
1773                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1774                 if (!rc)
1775                         nb_bb--;
1776                 if (rc)
1777                         return rc;
1778                 cond_resched();
1779         }
1780
1781         return 0;
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Try to plug the requested amount of memory.
1786  */
1787 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1788 {
1789         if (vm->in_sbm)
1790                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1791         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1796  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1797  *
1798  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1799  * hotplug_mutex.
1800  *
1801  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1802  */
1803 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1804                                                 unsigned long mb_id,
1805                                                 uint64_t *nb_sb)
1806 {
1807         int rc;
1808
1809         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, nb_sb);
1810
1811         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1812         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1813                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1814                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1815         if (rc)
1816                 return rc;
1817
1818         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1819                 /*
1820                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1821                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1822                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1823                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1824                  */
1825                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1826                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1827
1828                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1829                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1830                 BUG_ON(rc);
1831                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1832         }
1833         return 0;
1834 }
1835
1836 /*
1837  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1838  *
1839  * Will modify the state of the memory block.
1840  */
1841 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1842                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1843                                            int count)
1844 {
1845         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1846         unsigned long start_pfn;
1847         int rc;
1848
1849         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1850                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1851
1852         rc = virtio_mem_fake_offline(start_pfn, nr_pages);
1853         if (rc)
1854                 return rc;
1855
1856         /* Try to unplug the allocated memory */
1857         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1858         if (rc) {
1859                 /* Return the memory to the buddy. */
1860                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1861                 return rc;
1862         }
1863
1864         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1865                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL);
1866         return 0;
1867 }
1868
1869 /*
1870  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1871  * Will skip subblock that are busy.
1872  *
1873  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1874  * hotplug_mutex.
1875  *
1876  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1877  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1878  */
1879 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1880                                                unsigned long mb_id,
1881                                                uint64_t *nb_sb)
1882 {
1883         int rc, sb_id;
1884
1885         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
1886         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
1887             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1888                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
1889                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
1890                 if (!rc) {
1891                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
1892                         goto unplugged;
1893                 } else if (rc != -EBUSY)
1894                         return rc;
1895         }
1896
1897         /* Fallback to single subblocks. */
1898         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
1899                 /* Find the next candidate subblock */
1900                 while (sb_id >= 0 &&
1901                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1902                         sb_id--;
1903                 if (sb_id < 0)
1904                         break;
1905
1906                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
1907                 if (rc == -EBUSY)
1908                         continue;
1909                 else if (rc)
1910                         return rc;
1911                 *nb_sb -= 1;
1912         }
1913
1914 unplugged:
1915         /*
1916          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
1917          * remove it. This will usually not fail, as no memory is in use
1918          * anymore - however some other notifiers might NACK the request.
1919          */
1920         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1921                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1922                 rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
1923                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1924                 if (!rc)
1925                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1926                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1927         }
1928
1929         return 0;
1930 }
1931
1932 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1933 {
1934         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1935         unsigned long mb_id;
1936         int rc;
1937
1938         if (!nb_sb)
1939                 return 0;
1940
1941         /*
1942          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
1943          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
1944          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
1945          */
1946         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1947
1948         /* Try to unplug subblocks of partially plugged offline blocks. */
1949         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id,
1950                                        VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
1951                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, &nb_sb);
1952                 if (rc || !nb_sb)
1953                         goto out_unlock;
1954                 cond_resched();
1955         }
1956
1957         /* Try to unplug subblocks of plugged offline blocks. */
1958         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE) {
1959                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, &nb_sb);
1960                 if (rc || !nb_sb)
1961                         goto out_unlock;
1962                 cond_resched();
1963         }
1964
1965         if (!unplug_online) {
1966                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1967                 return 0;
1968         }
1969
1970         /* Try to unplug subblocks of partially plugged online blocks. */
1971         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id,
1972                                        VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL) {
1973                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, &nb_sb);
1974                 if (rc || !nb_sb)
1975                         goto out_unlock;
1976                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1977                 cond_resched();
1978                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1979         }
1980
1981         /* Try to unplug subblocks of plugged online blocks. */
1982         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE) {
1983                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, &nb_sb);
1984                 if (rc || !nb_sb)
1985                         goto out_unlock;
1986                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1987                 cond_resched();
1988                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1989         }
1990
1991         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1992         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
1993 out_unlock:
1994         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1995         return rc;
1996 }
1997
1998 /*
1999  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2000  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2001  *
2002  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2003  * hotplug_mutex.
2004  */
2005 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2006                                                        unsigned long bb_id)
2007 {
2008         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2009         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2010         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2011         unsigned long pfn;
2012         struct page *page;
2013         int rc;
2014
2015         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2016                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2017                 return -EINVAL;
2018
2019         if (bbm_safe_unplug) {
2020                 /*
2021                  * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2022                  * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2023                  * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2024                  * onlining/offlining until we have a consistent state.
2025                  */
2026                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2027                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2028                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2029
2030                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2031                         page = pfn_to_online_page(pfn);
2032                         if (!page)
2033                                 continue;
2034
2035                         rc = virtio_mem_fake_offline(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2036                         if (rc) {
2037                                 end_pfn = pfn;
2038                                 goto rollback_safe_unplug;
2039                         }
2040                 }
2041                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2042         }
2043
2044         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2045         if (rc) {
2046                 if (bbm_safe_unplug) {
2047                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2048                         goto rollback_safe_unplug;
2049                 }
2050                 return rc;
2051         }
2052
2053         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2054         if (rc)
2055                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2056                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2057         else
2058                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2059                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2060         return rc;
2061
2062 rollback_safe_unplug:
2063         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2064                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2065                 if (!page)
2066                         continue;
2067                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2068         }
2069         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2070         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2071         return rc;
2072 }
2073
2074 /*
2075  * Try to remove a big block from Linux and unplug it. Will fail with
2076  * -EBUSY if some memory is online.
2077  *
2078  * Will modify the state of the memory block.
2079  */
2080 static int virtio_mem_bbm_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2081                                                unsigned long bb_id)
2082 {
2083         int rc;
2084
2085         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2086                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2087                 return -EINVAL;
2088
2089         rc = virtio_mem_bbm_remove_bb(vm, bb_id);
2090         if (rc)
2091                 return -EBUSY;
2092
2093         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2094         if (rc)
2095                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2096                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2097         else
2098                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2099                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2100         return rc;
2101 }
2102
2103 /*
2104  * Test if a big block is completely offline.
2105  */
2106 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2107                                          unsigned long bb_id)
2108 {
2109         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2110         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2111         unsigned long pfn;
2112
2113         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2114              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2115                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2116                         return false;
2117         }
2118
2119         return true;
2120 }
2121
2122 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2123 {
2124         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2125         uint64_t bb_id;
2126         int rc;
2127
2128         if (!nb_bb)
2129                 return 0;
2130
2131         /* Try to unplug completely offline big blocks first. */
2132         virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2133                 cond_resched();
2134                 /*
2135                  * As we're holding no locks, this check is racy as memory
2136                  * can get onlined in the meantime - but we'll fail gracefully.
2137                  */
2138                 if (!virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2139                         continue;
2140                 rc = virtio_mem_bbm_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2141                 if (rc == -EBUSY)
2142                         continue;
2143                 if (!rc)
2144                         nb_bb--;
2145                 if (rc || !nb_bb)
2146                         return rc;
2147         }
2148
2149         if (!unplug_online)
2150                 return 0;
2151
2152         /* Try to unplug any big blocks. */
2153         virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2154                 cond_resched();
2155                 rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2156                 if (rc == -EBUSY)
2157                         continue;
2158                 if (!rc)
2159                         nb_bb--;
2160                 if (rc || !nb_bb)
2161                         return rc;
2162         }
2163
2164         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Try to unplug the requested amount of memory.
2169  */
2170 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2171 {
2172         if (vm->in_sbm)
2173                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2174         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2175 }
2176
2177 /*
2178  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2179  * because the hypervisor was busy.
2180  */
2181 static int virtio_mem_unplug_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2182 {
2183         unsigned long id;
2184         int rc;
2185
2186         if (!vm->in_sbm) {
2187                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2188                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2189                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2190                         if (rc)
2191                                 return rc;
2192                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2193                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2194                 }
2195                 return 0;
2196         }
2197
2198         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2199                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2200                 if (rc)
2201                         return rc;
2202                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2203                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2204         }
2205
2206         return 0;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Update all parts of the config that could have changed.
2211  */
2212 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2213 {
2214         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2215         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2216
2217         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2218         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2219                         &new_plugged_size);
2220         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2221                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2222
2223         /* calculate the last usable memory block id */
2224         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2225                         usable_region_size, &usable_region_size);
2226         end_addr = min(vm->addr + usable_region_size - 1,
2227                        pluggable_range.end);
2228
2229         if (vm->in_sbm) {
2230                 vm->sbm.last_usable_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr);
2231                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, memory_block_size_bytes()))
2232                         vm->sbm.last_usable_mb_id--;
2233         } else {
2234                 vm->bbm.last_usable_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm,
2235                                                                      end_addr);
2236                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, vm->bbm.bb_size))
2237                         vm->bbm.last_usable_bb_id--;
2238         }
2239         /*
2240          * If we cannot plug any of our device memory (e.g., nothing in the
2241          * usable region is addressable), the last usable memory block id will
2242          * be smaller than the first usable memory block id. We'll stop
2243          * attempting to add memory with -ENOSPC from our main loop.
2244          */
2245
2246         /* see if there is a request to change the size */
2247         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2248                         &vm->requested_size);
2249
2250         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2251         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2252 }
2253
2254 /*
2255  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2256  */
2257 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2258 {
2259         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2260         uint64_t diff;
2261         int rc;
2262
2263         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2264
2265         if (vm->broken)
2266                 return;
2267
2268         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2269 retry:
2270         rc = 0;
2271
2272         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2273         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2274                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2275
2276         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2277                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2278                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2279         }
2280
2281         /* Unplug any leftovers from previous runs */
2282         if (!rc)
2283                 rc = virtio_mem_unplug_pending_mb(vm);
2284
2285         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2286                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2287                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2288                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2289                 } else {
2290                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2291                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2292                 }
2293         }
2294
2295         switch (rc) {
2296         case 0:
2297                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2298                 break;
2299         case -ENOSPC:
2300                 /*
2301                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2302                  * or we have too many offline memory blocks.
2303                  */
2304                 break;
2305         case -ETXTBSY:
2306                 /*
2307                  * The hypervisor cannot process our request right now
2308                  * (e.g., out of memory, migrating);
2309                  */
2310         case -EBUSY:
2311                 /*
2312                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2313                  * is busy).
2314                  */
2315         case -ENOMEM:
2316                 /* Out of memory, try again later. */
2317                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2318                               HRTIMER_MODE_REL);
2319                 break;
2320         case -EAGAIN:
2321                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2322                 goto retry;
2323         default:
2324                 /* Unknown error, mark as broken */
2325                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2326                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2327                 vm->broken = true;
2328         }
2329
2330         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2331 }
2332
2333 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2334 {
2335         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2336                                              retry_timer);
2337
2338         virtio_mem_retry(vm);
2339         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2340                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2341         return HRTIMER_NORESTART;
2342 }
2343
2344 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2345 {
2346         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2347
2348         wake_up(&vm->host_resp);
2349 }
2350
2351 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2352 {
2353         struct virtqueue *vq;
2354
2355         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2356                                    "guest-request");
2357         if (IS_ERR(vq))
2358                 return PTR_ERR(vq);
2359         vm->vq = vq;
2360
2361         return 0;
2362 }
2363
2364 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2365 {
2366         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2367         uint64_t sb_size, addr;
2368         uint16_t node_id;
2369
2370         if (!vm->vdev->config->get) {
2371                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2372                 return -EINVAL;
2373         }
2374
2375         /*
2376          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2377          * memory is still accessible (but not mapped).
2378          */
2379         if (is_kdump_kernel()) {
2380                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel\n");
2381                 return -EBUSY;
2382         }
2383
2384         /* Fetch all properties that can't change. */
2385         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2386                         &vm->plugged_size);
2387         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2388                         &vm->device_block_size);
2389         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2390                         &node_id);
2391         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2392         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2393         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2394                         &vm->region_size);
2395
2396         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2397         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2398                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2399
2400         /* bad device setup - warn only */
2401         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2402                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2403                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2404         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2405                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2406                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2407         if (vm->addr < pluggable_range.start ||
2408             vm->addr + vm->region_size - 1 > pluggable_range.end)
2409                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2410                          "Some device memory is not addressable/pluggable. This can make some memory unusable.\n");
2411
2412         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2413         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2414                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2415
2416         /*
2417          * We want subblocks to span at least MAX_ORDER_NR_PAGES and
2418          * pageblock_nr_pages pages. This:
2419          * - Simplifies our page onlining code (virtio_mem_online_page_cb)
2420          *   and fake page onlining code (virtio_mem_fake_online).
2421          * - Is required for now for alloc_contig_range() to work reliably -
2422          *   it doesn't properly handle smaller granularity on ZONE_NORMAL.
2423          */
2424         sb_size = max_t(uint64_t, MAX_ORDER_NR_PAGES,
2425                         pageblock_nr_pages) * PAGE_SIZE;
2426         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2427
2428         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2429                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2430                 vm->in_sbm = true;
2431                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2432                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2433                                      vm->sbm.sb_size;
2434
2435                 /* Round up to the next full memory block */
2436                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2437                        memory_block_size_bytes() - 1;
2438                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2439                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2440         } else {
2441                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2442                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2443                                         memory_block_size_bytes());
2444
2445                 if (bbm_block_size) {
2446                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2447                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2448                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2449                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2450                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2451                                          "bbm_block_size is too small");
2452                         } else {
2453                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2454                         }
2455                 }
2456
2457                 /* Round up to the next aligned big block */
2458                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2459                        vm->bbm.bb_size - 1;
2460                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2461                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2462
2463                 /* Make sure we can add two big blocks. */
2464                 vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2465                                               vm->offline_threshold);
2466         }
2467
2468         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2469         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2470         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2471                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2472         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2473                  memory_block_size_bytes());
2474         if (vm->in_sbm)
2475                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2476                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2477         else
2478                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2479                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2480         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2481                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2482
2483         return 0;
2484 }
2485
2486 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2487 {
2488         /*
2489          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2490          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2491          */
2492         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2493
2494         if (!name)
2495                 return -ENOMEM;
2496
2497         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2498                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM);
2499         if (!vm->parent_resource) {
2500                 kfree(name);
2501                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2502                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2503                          "reloading the driver is not supported\n");
2504                 return -EBUSY;
2505         }
2506
2507         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2508         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2509         return 0;
2510 }
2511
2512 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2513 {
2514         const char *name;
2515
2516         if (!vm->parent_resource)
2517                 return;
2518
2519         name = vm->parent_resource->name;
2520         release_resource(vm->parent_resource);
2521         kfree(vm->parent_resource);
2522         kfree(name);
2523         vm->parent_resource = NULL;
2524 }
2525
2526 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2527 {
2528         return 1;
2529 }
2530
2531 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2532 {
2533         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2534
2535         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2536                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2537                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2538 }
2539
2540 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2541 {
2542         struct virtio_mem *vm;
2543         int rc;
2544
2545         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2546         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2547
2548         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2549         if (!vm)
2550                 return -ENOMEM;
2551
2552         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2553         vm->vdev = vdev;
2554         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2555         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2556         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2557         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2558         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2559         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2560         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2561
2562         /* register the virtqueue */
2563         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2564         if (rc)
2565                 goto out_free_vm;
2566
2567         /* initialize the device by querying the config */
2568         rc = virtio_mem_init(vm);
2569         if (rc)
2570                 goto out_del_vq;
2571
2572         /* create the parent resource for all memory */
2573         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2574         if (rc)
2575                 goto out_del_vq;
2576
2577         /*
2578          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2579          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2580          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2581          */
2582         if (vm->plugged_size) {
2583                 vm->unplug_all_required = true;
2584                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2585         }
2586
2587         /* register callbacks */
2588         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2589         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2590         if (rc)
2591                 goto out_del_resource;
2592         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2593         if (rc)
2594                 goto out_unreg_mem;
2595
2596         virtio_device_ready(vdev);
2597
2598         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2599         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2600         queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2601
2602         return 0;
2603 out_unreg_mem:
2604         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2605 out_del_resource:
2606         virtio_mem_delete_resource(vm);
2607 out_del_vq:
2608         vdev->config->del_vqs(vdev);
2609 out_free_vm:
2610         kfree(vm);
2611         vdev->priv = NULL;
2612
2613         return rc;
2614 }
2615
2616 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2617 {
2618         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2619         unsigned long mb_id;
2620         int rc;
2621
2622         /*
2623          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2624          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2625          */
2626         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2627         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2628         vm->removing = true;
2629         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2630         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2631
2632         /* wait until the workqueue stopped */
2633         cancel_work_sync(&vm->wq);
2634         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2635
2636         if (vm->in_sbm) {
2637                 /*
2638                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2639                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2640                  */
2641                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2642                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2643                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2644                         BUG_ON(rc);
2645                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2646                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2647                 }
2648                 /*
2649                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2650                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2651                  * worry about them.
2652                  */
2653         }
2654
2655         /* unregister callbacks */
2656         unregister_virtio_mem_device(vm);
2657         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2658
2659         /*
2660          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2661          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2662          * away. Warn at least.
2663          */
2664         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2665                 dev_warn(&vdev->dev, "device still has system memory added\n");
2666         } else {
2667                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2668                 kfree_const(vm->resource_name);
2669         }
2670
2671         /* remove all tracking data - no locking needed */
2672         if (vm->in_sbm) {
2673                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2674                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2675         } else {
2676                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2677         }
2678
2679         /* reset the device and cleanup the queues */
2680         vdev->config->reset(vdev);
2681         vdev->config->del_vqs(vdev);
2682
2683         kfree(vm);
2684         vdev->priv = NULL;
2685 }
2686
2687 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2688 {
2689         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2690
2691         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2692         virtio_mem_retry(vm);
2693 }
2694
2695 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2696 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2697 {
2698         /*
2699          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2700          * allow to suspend/hibernate.
2701          */
2702         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2703         return -EPERM;
2704 }
2705
2706 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2707 {
2708         return -EPERM;
2709 }
2710 #endif
2711
2712 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2713 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2714         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2715 #endif
2716 };
2717
2718 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2719         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2720         { 0 },
2721 };
2722
2723 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2724         .feature_table = virtio_mem_features,
2725         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2726         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2727         .driver.owner = THIS_MODULE,
2728         .id_table = virtio_mem_id_table,
2729         .probe = virtio_mem_probe,
2730         .remove = virtio_mem_remove,
2731         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2732 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2733         .freeze =       virtio_mem_freeze,
2734         .restore =      virtio_mem_restore,
2735 #endif
2736 };
2737
2738 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
2739 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
2740 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
2741 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
2742 MODULE_LICENSE("GPL");