mm/memory_hotplug.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/mm/memory_hotplug.c
   4  *
   5  *  Copyright (C)
   6  */
   7
   8 #include <linux/stddef.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/sched/signal.h>
  11 #include <linux/swap.h>
  12 #include <linux/interrupt.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/compiler.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/pagevec.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/sysctl.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/memory.h>
  22 #include <linux/memremap.h>
  23 #include <linux/memory_hotplug.h>
  24 #include <linux/highmem.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/ioport.h>
  27 #include <linux/delay.h>
  28 #include <linux/migrate.h>
  29 #include <linux/page-isolation.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/suspend.h>
  32 #include <linux/mm_inline.h>
  33 #include <linux/firmware-map.h>
  34 #include <linux/stop_machine.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/memblock.h>
  37 #include <linux/compaction.h>
  38 #include <linux/rmap.h>
  39
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41
  42 #include "internal.h"
  43 #include "shuffle.h"
  44
  45 /*
  46  * online_page_callback contains pointer to current page onlining function.
  47  * Initially it is generic_online_page(). If it is required it could be
  48  * changed by calling set_online_page_callback() for callback registration
  49  * and restore_online_page_callback() for generic callback restore.
  50  */
  51
  52 static online_page_callback_t online_page_callback = generic_online_page;
  53 static DEFINE_MUTEX(online_page_callback_lock);
  54
  55 DEFINE_STATIC_PERCPU_RWSEM(mem_hotplug_lock);
  56
  57 void get_online_mems(void)
  58 {
  59         percpu_down_read(&mem_hotplug_lock);
  60 }
  61
  62 void put_online_mems(void)
  63 {
  64         percpu_up_read(&mem_hotplug_lock);
  65 }
  66
  67 bool movable_node_enabled = false;
  68
  69 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_DEFAULT_ONLINE
  70 int memhp_default_online_type = MMOP_OFFLINE;
  71 #else
  72 int memhp_default_online_type = MMOP_ONLINE;
  73 #endif
  74
  75 static int __init setup_memhp_default_state(char *str)
  76 {
  77         const int online_type = memhp_online_type_from_str(str);
  78
  79         if (online_type >= 0)
  80                 memhp_default_online_type = online_type;
  81
  82         return 1;
  83 }
  84 __setup("memhp_default_state=", setup_memhp_default_state);
  85
  86 void mem_hotplug_begin(void)
  87 {
  88         cpus_read_lock();
  89         percpu_down_write(&mem_hotplug_lock);
  90 }
  91
  92 void mem_hotplug_done(void)
  93 {
  94         percpu_up_write(&mem_hotplug_lock);
  95         cpus_read_unlock();
  96 }
  97
  98 u64 max_mem_size = U64_MAX;
  99
 100 /* add this memory to iomem resource */
 101 static struct resource *register_memory_resource(u64 start, u64 size,
 102                                                  const char *resource_name)
 103 {
 104         struct resource *res;
 105         unsigned long flags =  IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 106
 107         if (strcmp(resource_name, "System RAM"))
 108                 flags |= IORESOURCE_MEM_DRIVER_MANAGED;
 109
 110         /*
 111          * Make sure value parsed from 'mem=' only restricts memory adding
 112          * while booting, so that memory hotplug won't be impacted. Please
 113          * refer to document of 'mem=' in kernel-parameters.txt for more
 114          * details.
 115          */
 116         if (start + size > max_mem_size && system_state < SYSTEM_RUNNING)
 117                 return ERR_PTR(-E2BIG);
 118
 119         /*
 120          * Request ownership of the new memory range.  This might be
 121          * a child of an existing resource that was present but
 122          * not marked as busy.
 123          */
 124         res = __request_region(&iomem_resource, start, size,
 125                                resource_name, flags);
 126
 127         if (!res) {
 128                 pr_debug("Unable to reserve System RAM region: %016llx->%016llx\n",
 129                                 start, start + size);
 130                 return ERR_PTR(-EEXIST);
 131         }
 132         return res;
 133 }
 134
 135 static void release_memory_resource(struct resource *res)
 136 {
 137         if (!res)
 138                 return;
 139         release_resource(res);
 140         kfree(res);
 141 }
 142
 143 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE
 144 void get_page_bootmem(unsigned long info,  struct page *page,
 145                       unsigned long type)
 146 {
 147         page->freelist = (void *)type;
 148         SetPagePrivate(page);
 149         set_page_private(page, info);
 150         page_ref_inc(page);
 151 }
 152
 153 void put_page_bootmem(struct page *page)
 154 {
 155         unsigned long type;
 156
 157         type = (unsigned long) page->freelist;
 158         BUG_ON(type < MEMORY_HOTPLUG_MIN_BOOTMEM_TYPE ||
 159                type > MEMORY_HOTPLUG_MAX_BOOTMEM_TYPE);
 160
 161         if (page_ref_dec_return(page) == 1) {
 162                 page->freelist = NULL;
 163                 ClearPagePrivate(page);
 164                 set_page_private(page, 0);
 165                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
 166                 free_reserved_page(page);
 167         }
 168 }
 169
 170 #ifdef CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE
 171 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 172 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
 173 {
 174         unsigned long mapsize, section_nr, i;
 175         struct mem_section *ms;
 176         struct page *page, *memmap;
 177         struct mem_section_usage *usage;
 178
 179         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
 180         ms = __nr_to_section(section_nr);
 181
 182         /* Get section's memmap address */
 183         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
 184
 185         /*
 186          * Get page for the memmap's phys address
 187          * XXX: need more consideration for sparse_vmemmap...
 188          */
 189         page = virt_to_page(memmap);
 190         mapsize = sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION;
 191         mapsize = PAGE_ALIGN(mapsize) >> PAGE_SHIFT;
 192
 193         /* remember memmap's page */
 194         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 195                 get_page_bootmem(section_nr, page, SECTION_INFO);
 196
 197         usage = ms->usage;
 198         page = virt_to_page(usage);
 199
 200         mapsize = PAGE_ALIGN(mem_section_usage_size()) >> PAGE_SHIFT;
 201
 202         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 203                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
 204
 205 }
 206 #else /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 207 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
 208 {
 209         unsigned long mapsize, section_nr, i;
 210         struct mem_section *ms;
 211         struct page *page, *memmap;
 212         struct mem_section_usage *usage;
 213
 214         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
 215         ms = __nr_to_section(section_nr);
 216
 217         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
 218
 219         register_page_bootmem_memmap(section_nr, memmap, PAGES_PER_SECTION);
 220
 221         usage = ms->usage;
 222         page = virt_to_page(usage);
 223
 224         mapsize = PAGE_ALIGN(mem_section_usage_size()) >> PAGE_SHIFT;
 225
 226         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 227                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
 228 }
 229 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 230
 231 void __init register_page_bootmem_info_node(struct pglist_data *pgdat)
 232 {
 233         unsigned long i, pfn, end_pfn, nr_pages;
 234         int node = pgdat->node_id;
 235         struct page *page;
 236
 237         nr_pages = PAGE_ALIGN(sizeof(struct pglist_data)) >> PAGE_SHIFT;
 238         page = virt_to_page(pgdat);
 239
 240         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
 241                 get_page_bootmem(node, page, NODE_INFO);
 242
 243         pfn = pgdat->node_start_pfn;
 244         end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
 245
 246         /* register section info */
 247         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 248                 /*
 249                  * Some platforms can assign the same pfn to multiple nodes - on
 250                  * node0 as well as nodeN.  To avoid registering a pfn against
 251                  * multiple nodes we check that this pfn does not already
 252                  * reside in some other nodes.
 253                  */
 254                 if (pfn_valid(pfn) && (early_pfn_to_nid(pfn) == node))
 255                         register_page_bootmem_info_section(pfn);
 256         }
 257 }
 258 #endif /* CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE */
 259
 260 static int check_pfn_span(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
 261                 const char *reason)
 262 {
 263         /*
 264          * Disallow all operations smaller than a sub-section and only
 265          * allow operations smaller than a section for
 266          * SPARSEMEM_VMEMMAP. Note that check_hotplug_memory_range()
 267          * enforces a larger memory_block_size_bytes() granularity for
 268          * memory that will be marked online, so this check should only
 269          * fire for direct arch_{add,remove}_memory() users outside of
 270          * add_memory_resource().
 271          */
 272         unsigned long min_align;
 273
 274         if (IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP))
 275                 min_align = PAGES_PER_SUBSECTION;
 276         else
 277                 min_align = PAGES_PER_SECTION;
 278         if (!IS_ALIGNED(pfn, min_align)
 279                         || !IS_ALIGNED(nr_pages, min_align)) {
 280                 WARN(1, "Misaligned __%s_pages start: %#lx end: #%lx\n",
 281                                 reason, pfn, pfn + nr_pages - 1);
 282                 return -EINVAL;
 283         }
 284         return 0;
 285 }
 286
 287 static int check_hotplug_memory_addressable(unsigned long pfn,
 288                                             unsigned long nr_pages)
 289 {
 290         const u64 max_addr = PFN_PHYS(pfn + nr_pages) - 1;
 291
 292         if (max_addr >> MAX_PHYSMEM_BITS) {
 293                 const u64 max_allowed = (1ull << (MAX_PHYSMEM_BITS + 1)) - 1;
 294                 WARN(1,
 295                      "Hotplugged memory exceeds maximum addressable address, range=%#llx-%#llx, maximum=%#llx\n",
 296                      (u64)PFN_PHYS(pfn), max_addr, max_allowed);
 297                 return -E2BIG;
 298         }
 299
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Reasonably generic function for adding memory.  It is
 305  * expected that archs that support memory hotplug will
 306  * call this function after deciding the zone to which to
 307  * add the new pages.
 308  */
 309 int __ref __add_pages(int nid, unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
 310                 struct mhp_params *params)
 311 {
 312         const unsigned long end_pfn = pfn + nr_pages;
 313         unsigned long cur_nr_pages;
 314         int err;
 315         struct vmem_altmap *altmap = params->altmap;
 316
 317         if (WARN_ON_ONCE(!params->pgprot.pgprot))
 318                 return -EINVAL;
 319
 320         err = check_hotplug_memory_addressable(pfn, nr_pages);
 321         if (err)
 322                 return err;
 323
 324         if (altmap) {
 325                 /*
 326                  * Validate altmap is within bounds of the total request
 327                  */
 328                 if (altmap->base_pfn != pfn
 329                                 || vmem_altmap_offset(altmap) > nr_pages) {
 330                         pr_warn_once("memory add fail, invalid altmap\n");
 331                         return -EINVAL;
 332                 }
 333                 altmap->alloc = 0;
 334         }
 335
 336         err = check_pfn_span(pfn, nr_pages, "add");
 337         if (err)
 338                 return err;
 339
 340         for (; pfn < end_pfn; pfn += cur_nr_pages) {
 341                 /* Select all remaining pages up to the next section boundary */
 342                 cur_nr_pages = min(end_pfn - pfn,
 343                                    SECTION_ALIGN_UP(pfn + 1) - pfn);
 344                 err = sparse_add_section(nid, pfn, cur_nr_pages, altmap);
 345                 if (err)
 346                         break;
 347                 cond_resched();
 348         }
 349         vmemmap_populate_print_last();
 350         return err;
 351 }
 352
 353 #ifdef CONFIG_NUMA
 354 int __weak memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 355 {
 356         pr_info_once("Unknown online node for memory at 0x%llx, assuming node 0\n",
 357                         start);
 358         return 0;
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_add_physaddr_to_nid);
 361
 362 int __weak phys_to_target_node(u64 start)
 363 {
 364         pr_info_once("Unknown target node for memory at 0x%llx, assuming node 0\n",
 365                         start);
 366         return 0;
 367 }
 368 EXPORT_SYMBOL_GPL(phys_to_target_node);
 369 #endif
 370
 371 /* find the smallest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn) */
 372 static unsigned long find_smallest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
 373                                      unsigned long start_pfn,
 374                                      unsigned long end_pfn)
 375 {
 376         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn += PAGES_PER_SUBSECTION) {
 377                 if (unlikely(!pfn_to_online_page(start_pfn)))
 378                         continue;
 379
 380                 if (unlikely(pfn_to_nid(start_pfn) != nid))
 381                         continue;
 382
 383                 if (zone != page_zone(pfn_to_page(start_pfn)))
 384                         continue;
 385
 386                 return start_pfn;
 387         }
 388
 389         return 0;
 390 }
 391
 392 /* find the biggest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn). */
 393 static unsigned long find_biggest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
 394                                     unsigned long start_pfn,
 395                                     unsigned long end_pfn)
 396 {
 397         unsigned long pfn;
 398
 399         /* pfn is the end pfn of a memory section. */
 400         pfn = end_pfn - 1;
 401         for (; pfn >= start_pfn; pfn -= PAGES_PER_SUBSECTION) {
 402                 if (unlikely(!pfn_to_online_page(pfn)))
 403                         continue;
 404
 405                 if (unlikely(pfn_to_nid(pfn) != nid))
 406                         continue;
 407
 408                 if (zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
 409                         continue;
 410
 411                 return pfn;
 412         }
 413
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 static void shrink_zone_span(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 418                              unsigned long end_pfn)
 419 {
 420         unsigned long pfn;
 421         int nid = zone_to_nid(zone);
 422
 423         zone_span_writelock(zone);
 424         if (zone->zone_start_pfn == start_pfn) {
 425                 /*
 426                  * If the section is smallest section in the zone, it need
 427                  * shrink zone->zone_start_pfn and zone->zone_spanned_pages.
 428                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
 429                  * for shrinking zone.
 430                  */
 431                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, zone, end_pfn,
 432                                                 zone_end_pfn(zone));
 433                 if (pfn) {
 434                         zone->spanned_pages = zone_end_pfn(zone) - pfn;
 435                         zone->zone_start_pfn = pfn;
 436                 } else {
 437                         zone->zone_start_pfn = 0;
 438                         zone->spanned_pages = 0;
 439                 }
 440         } else if (zone_end_pfn(zone) == end_pfn) {
 441                 /*
 442                  * If the section is biggest section in the zone, it need
 443                  * shrink zone->spanned_pages.
 444                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
 445                  * shrinking zone.
 446                  */
 447                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, zone, zone->zone_start_pfn,
 448                                                start_pfn);
 449                 if (pfn)
 450                         zone->spanned_pages = pfn - zone->zone_start_pfn + 1;
 451                 else {
 452                         zone->zone_start_pfn = 0;
 453                         zone->spanned_pages = 0;
 454                 }
 455         }
 456         zone_span_writeunlock(zone);
 457 }
 458
 459 static void update_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat)
 460 {
 461         unsigned long node_start_pfn = 0, node_end_pfn = 0;
 462         struct zone *zone;
 463
 464         for (zone = pgdat->node_zones;
 465              zone < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; zone++) {
 466                 unsigned long zone_end_pfn = zone->zone_start_pfn +
 467                                              zone->spanned_pages;
 468
 469                 /* No need to lock the zones, they can't change. */
 470                 if (!zone->spanned_pages)
 471                         continue;
 472                 if (!node_end_pfn) {
 473                         node_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 474                         node_end_pfn = zone_end_pfn;
 475                         continue;
 476                 }
 477
 478                 if (zone_end_pfn > node_end_pfn)
 479                         node_end_pfn = zone_end_pfn;
 480                 if (zone->zone_start_pfn < node_start_pfn)
 481                         node_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 482         }
 483
 484         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
 485         pgdat->node_spanned_pages = node_end_pfn - node_start_pfn;
 486 }
 487
 488 void __ref remove_pfn_range_from_zone(struct zone *zone,
 489                                       unsigned long start_pfn,
 490                                       unsigned long nr_pages)
 491 {
 492         const unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 493         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 494         unsigned long pfn, cur_nr_pages, flags;
 495
 496         /* Poison struct pages because they are now uninitialized again. */
 497         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += cur_nr_pages) {
 498                 cond_resched();
 499
 500                 /* Select all remaining pages up to the next section boundary */
 501                 cur_nr_pages =
 502                         min(end_pfn - pfn, SECTION_ALIGN_UP(pfn + 1) - pfn);
 503                 page_init_poison(pfn_to_page(pfn),
 504                                  sizeof(struct page) * cur_nr_pages);
 505         }
 506
 507 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
 508         /*
 509          * Zone shrinking code cannot properly deal with ZONE_DEVICE. So
 510          * we will not try to shrink the zones - which is okay as
 511          * set_zone_contiguous() cannot deal with ZONE_DEVICE either way.
 512          */
 513         if (zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE)
 514                 return;
 515 #endif
 516
 517         clear_zone_contiguous(zone);
 518
 519         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 520         shrink_zone_span(zone, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 521         update_pgdat_span(pgdat);
 522         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 523
 524         set_zone_contiguous(zone);
 525 }
 526
 527 static void __remove_section(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
 528                              unsigned long map_offset,
 529                              struct vmem_altmap *altmap)
 530 {
 531         struct mem_section *ms = __pfn_to_section(pfn);
 532
 533         if (WARN_ON_ONCE(!valid_section(ms)))
 534                 return;
 535
 536         sparse_remove_section(ms, pfn, nr_pages, map_offset, altmap);
 537 }
 538
 539 /**
 540  * __remove_pages() - remove sections of pages
 541  * @pfn: starting pageframe (must be aligned to start of a section)
 542  * @nr_pages: number of pages to remove (must be multiple of section size)
 543  * @altmap: alternative device page map or %NULL if default memmap is used
 544  *
 545  * Generic helper function to remove section mappings and sysfs entries
 546  * for the section of the memory we are removing. Caller needs to make
 547  * sure that pages are marked reserved and zones are adjust properly by
 548  * calling offline_pages().
 549  */
 550 void __remove_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
 551                     struct vmem_altmap *altmap)
 552 {
 553         const unsigned long end_pfn = pfn + nr_pages;
 554         unsigned long cur_nr_pages;
 555         unsigned long map_offset = 0;
 556
 557         map_offset = vmem_altmap_offset(altmap);
 558
 559         if (check_pfn_span(pfn, nr_pages, "remove"))
 560                 return;
 561
 562         for (; pfn < end_pfn; pfn += cur_nr_pages) {
 563                 cond_resched();
 564                 /* Select all remaining pages up to the next section boundary */
 565                 cur_nr_pages = min(end_pfn - pfn,
 566                                    SECTION_ALIGN_UP(pfn + 1) - pfn);
 567                 __remove_section(pfn, cur_nr_pages, map_offset, altmap);
 568                 map_offset = 0;
 569         }
 570 }
 571
 572 int set_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
 573 {
 574         int rc = -EINVAL;
 575
 576         get_online_mems();
 577         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
 578
 579         if (online_page_callback == generic_online_page) {
 580                 online_page_callback = callback;
 581                 rc = 0;
 582         }
 583
 584         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
 585         put_online_mems();
 586
 587         return rc;
 588 }
 589 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_online_page_callback);
 590
 591 int restore_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
 592 {
 593         int rc = -EINVAL;
 594
 595         get_online_mems();
 596         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
 597
 598         if (online_page_callback == callback) {
 599                 online_page_callback = generic_online_page;
 600                 rc = 0;
 601         }
 602
 603         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
 604         put_online_mems();
 605
 606         return rc;
 607 }
 608 EXPORT_SYMBOL_GPL(restore_online_page_callback);
 609
 610 void generic_online_page(struct page *page, unsigned int order)
 611 {
 612         /*
 613          * Freeing the page with debug_pagealloc enabled will try to unmap it,
 614          * so we should map it first. This is better than introducing a special
 615          * case in page freeing fast path.
 616          */
 617         if (debug_pagealloc_enabled_static())
 618                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
 619         __free_pages_core(page, order);
 620         totalram_pages_add(1UL << order);
 621 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 622         if (PageHighMem(page))
 623                 totalhigh_pages_add(1UL << order);
 624 #endif
 625 }
 626 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_online_page);
 627
 628 static int online_pages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 629                         void *arg)
 630 {
 631         const unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 632         unsigned long pfn;
 633         int order;
 634
 635         /*
 636          * Online the pages. The callback might decide to keep some pages
 637          * PG_reserved (to add them to the buddy later), but we still account
 638          * them as being online/belonging to this zone ("present").
 639          */
 640         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1ul << order) {
 641                 order = min(MAX_ORDER - 1, get_order(PFN_PHYS(end_pfn - pfn)));
 642                 /* __free_pages_core() wants pfns to be aligned to the order */
 643                 if (WARN_ON_ONCE(!IS_ALIGNED(pfn, 1ul << order)))
 644                         order = 0;
 645                 (*online_page_callback)(pfn_to_page(pfn), order);
 646         }
 647
 648         /* mark all involved sections as online */
 649         online_mem_sections(start_pfn, end_pfn);
 650
 651         *(unsigned long *)arg += nr_pages;
 652         return 0;
 653 }
 654
 655 /* check which state of node_states will be changed when online memory */
 656 static void node_states_check_changes_online(unsigned long nr_pages,
 657         struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
 658 {
 659         int nid = zone_to_nid(zone);
 660
 661         arg->status_change_nid = NUMA_NO_NODE;
 662         arg->status_change_nid_normal = NUMA_NO_NODE;
 663         arg->status_change_nid_high = NUMA_NO_NODE;
 664
 665         if (!node_state(nid, N_MEMORY))
 666                 arg->status_change_nid = nid;
 667         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && !node_state(nid, N_NORMAL_MEMORY))
 668                 arg->status_change_nid_normal = nid;
 669 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 670         if (zone_idx(zone) <= ZONE_HIGHMEM && !node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
 671                 arg->status_change_nid_high = nid;
 672 #endif
 673 }
 674
 675 static void node_states_set_node(int node, struct memory_notify *arg)
 676 {
 677         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
 678                 node_set_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
 679
 680         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
 681                 node_set_state(node, N_HIGH_MEMORY);
 682
 683         if (arg->status_change_nid >= 0)
 684                 node_set_state(node, N_MEMORY);
 685 }
 686
 687 static void __meminit resize_zone_range(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 688                 unsigned long nr_pages)
 689 {
 690         unsigned long old_end_pfn = zone_end_pfn(zone);
 691
 692         if (zone_is_empty(zone) || start_pfn < zone->zone_start_pfn)
 693                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
 694
 695         zone->spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - zone->zone_start_pfn;
 696 }
 697
 698 static void __meminit resize_pgdat_range(struct pglist_data *pgdat, unsigned long start_pfn,
 699                                      unsigned long nr_pages)
 700 {
 701         unsigned long old_end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
 702
 703         if (!pgdat->node_spanned_pages || start_pfn < pgdat->node_start_pfn)
 704                 pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
 705
 706         pgdat->node_spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - pgdat->node_start_pfn;
 707
 708 }
 709 /*
 710  * Associate the pfn range with the given zone, initializing the memmaps
 711  * and resizing the pgdat/zone data to span the added pages. After this
 712  * call, all affected pages are PG_reserved.
 713  */
 714 void __ref move_pfn_range_to_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 715                 unsigned long nr_pages, struct vmem_altmap *altmap)
 716 {
 717         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 718         int nid = pgdat->node_id;
 719         unsigned long flags;
 720
 721         clear_zone_contiguous(zone);
 722
 723         /* TODO Huh pgdat is irqsave while zone is not. It used to be like that before */
 724         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
 725         zone_span_writelock(zone);
 726         if (zone_is_empty(zone))
 727                 init_currently_empty_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
 728         resize_zone_range(zone, start_pfn, nr_pages);
 729         zone_span_writeunlock(zone);
 730         resize_pgdat_range(pgdat, start_pfn, nr_pages);
 731         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
 732
 733         /*
 734          * TODO now we have a visible range of pages which are not associated
 735          * with their zone properly. Not nice but set_pfnblock_flags_mask
 736          * expects the zone spans the pfn range. All the pages in the range
 737          * are reserved so nobody should be touching them so we should be safe
 738          */
 739         memmap_init_zone(nr_pages, nid, zone_idx(zone), start_pfn,
 740                          MEMINIT_HOTPLUG, altmap);
 741
 742         set_zone_contiguous(zone);
 743 }
 744
 745 /*
 746  * Returns a default kernel memory zone for the given pfn range.
 747  * If no kernel zone covers this pfn range it will automatically go
 748  * to the ZONE_NORMAL.
 749  */
 750 static struct zone *default_kernel_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
 751                 unsigned long nr_pages)
 752 {
 753         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
 754         int zid;
 755
 756         for (zid = 0; zid <= ZONE_NORMAL; zid++) {
 757                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
 758
 759                 if (zone_intersects(zone, start_pfn, nr_pages))
 760                         return zone;
 761         }
 762
 763         return &pgdat->node_zones[ZONE_NORMAL];
 764 }
 765
 766 static inline struct zone *default_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
 767                 unsigned long nr_pages)
 768 {
 769         struct zone *kernel_zone = default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn,
 770                         nr_pages);
 771         struct zone *movable_zone = &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
 772         bool in_kernel = zone_intersects(kernel_zone, start_pfn, nr_pages);
 773         bool in_movable = zone_intersects(movable_zone, start_pfn, nr_pages);
 774
 775         /*
 776          * We inherit the existing zone in a simple case where zones do not
 777          * overlap in the given range
 778          */
 779         if (in_kernel ^ in_movable)
 780                 return (in_kernel) ? kernel_zone : movable_zone;
 781
 782         /*
 783          * If the range doesn't belong to any zone or two zones overlap in the
 784          * given range then we use movable zone only if movable_node is
 785          * enabled because we always online to a kernel zone by default.
 786          */
 787         return movable_node_enabled ? movable_zone : kernel_zone;
 788 }
 789
 790 struct zone * zone_for_pfn_range(int online_type, int nid, unsigned start_pfn,
 791                 unsigned long nr_pages)
 792 {
 793         if (online_type == MMOP_ONLINE_KERNEL)
 794                 return default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
 795
 796         if (online_type == MMOP_ONLINE_MOVABLE)
 797                 return &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
 798
 799         return default_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
 800 }
 801
 802 int __ref online_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
 803                        int online_type, int nid)
 804 {
 805         unsigned long flags;
 806         unsigned long onlined_pages = 0;
 807         struct zone *zone;
 808         int need_zonelists_rebuild = 0;
 809         int ret;
 810         struct memory_notify arg;
 811
 812         mem_hotplug_begin();
 813
 814         /* associate pfn range with the zone */
 815         zone = zone_for_pfn_range(online_type, nid, pfn, nr_pages);
 816         move_pfn_range_to_zone(zone, pfn, nr_pages, NULL);
 817
 818         arg.start_pfn = pfn;
 819         arg.nr_pages = nr_pages;
 820         node_states_check_changes_online(nr_pages, zone, &arg);
 821
 822         ret = memory_notify(MEM_GOING_ONLINE, &arg);
 823         ret = notifier_to_errno(ret);
 824         if (ret)
 825                 goto failed_addition;
 826
 827         /*
 828          * If this zone is not populated, then it is not in zonelist.
 829          * This means the page allocator ignores this zone.
 830          * So, zonelist must be updated after online.
 831          */
 832         if (!populated_zone(zone)) {
 833                 need_zonelists_rebuild = 1;
 834                 setup_zone_pageset(zone);
 835         }
 836
 837         ret = walk_system_ram_range(pfn, nr_pages, &onlined_pages,
 838                 online_pages_range);
 839         if (ret) {
 840                 /* not a single memory resource was applicable */
 841                 if (need_zonelists_rebuild)
 842                         zone_pcp_reset(zone);
 843                 goto failed_addition;
 844         }
 845
 846         zone->present_pages += onlined_pages;
 847
 848         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 849         zone->zone_pgdat->node_present_pages += onlined_pages;
 850         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 851
 852         /*
 853          * When exposing larger, physically contiguous memory areas to the
 854          * buddy, shuffling in the buddy (when freeing onlined pages, putting
 855          * them either to the head or the tail of the freelist) is only helpful
 856          * for maintaining the shuffle, but not for creating the initial
 857          * shuffle. Shuffle the whole zone to make sure the just onlined pages
 858          * are properly distributed across the whole freelist.
 859          */
 860         shuffle_zone(zone);
 861
 862         node_states_set_node(nid, &arg);
 863         if (need_zonelists_rebuild)
 864                 build_all_zonelists(NULL);
 865         zone_pcp_update(zone);
 866
 867         init_per_zone_wmark_min();
 868
 869         kswapd_run(nid);
 870         kcompactd_run(nid);
 871
 872         writeback_set_ratelimit();
 873
 874         memory_notify(MEM_ONLINE, &arg);
 875         mem_hotplug_done();
 876         return 0;
 877
 878 failed_addition:
 879         pr_debug("online_pages [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
 880                  (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
 881                  (((unsigned long long) pfn + nr_pages) << PAGE_SHIFT) - 1);
 882         memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
 883         remove_pfn_range_from_zone(zone, pfn, nr_pages);
 884         mem_hotplug_done();
 885         return ret;
 886 }
 887 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE */
 888
 889 static void reset_node_present_pages(pg_data_t *pgdat)
 890 {
 891         struct zone *z;
 892
 893         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
 894                 z->present_pages = 0;
 895
 896         pgdat->node_present_pages = 0;
 897 }
 898
 899 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 900 static pg_data_t __ref *hotadd_new_pgdat(int nid)
 901 {
 902         struct pglist_data *pgdat;
 903
 904         pgdat = NODE_DATA(nid);
 905         if (!pgdat) {
 906                 pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
 907                 if (!pgdat)
 908                         return NULL;
 909
 910                 pgdat->per_cpu_nodestats =
 911                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
 912                 arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
 913         } else {
 914                 int cpu;
 915                 /*
 916                  * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
 917                  * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
 918                  * when it starts in the near future.
 919                  */
 920                 pgdat->nr_zones = 0;
 921                 pgdat->kswapd_order = 0;
 922                 pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
 923                 for_each_online_cpu(cpu) {
 924                         struct per_cpu_nodestat *p;
 925
 926                         p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
 927                         memset(p, 0, sizeof(*p));
 928                 }
 929         }
 930
 931         /* we can use NODE_DATA(nid) from here */
 932         pgdat->node_id = nid;
 933         pgdat->node_start_pfn = 0;
 934
 935         /* init node's zones as empty zones, we don't have any present pages.*/
 936         free_area_init_core_hotplug(nid);
 937
 938         /*
 939          * The node we allocated has no zone fallback lists. For avoiding
 940          * to access not-initialized zonelist, build here.
 941          */
 942         build_all_zonelists(pgdat);
 943
 944         /*
 945          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
 946          * clear all zones' present_pages because they will be updated in
 947          * online_pages() and offline_pages().
 948          */
 949         reset_node_managed_pages(pgdat);
 950         reset_node_present_pages(pgdat);
 951
 952         return pgdat;
 953 }
 954
 955 static void rollback_node_hotadd(int nid)
 956 {
 957         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
 958
 959         arch_refresh_nodedata(nid, NULL);
 960         free_percpu(pgdat->per_cpu_nodestats);
 961         arch_free_nodedata(pgdat);
 962 }
 963
 964
 965 /**
 966  * try_online_node - online a node if offlined
 967  * @nid: the node ID
 968  * @set_node_online: Whether we want to online the node
 969  * called by cpu_up() to online a node without onlined memory.
 970  *
 971  * Returns:
 972  * 1 -> a new node has been allocated
 973  * 0 -> the node is already online
 974  * -ENOMEM -> the node could not be allocated
 975  */
 976 static int __try_online_node(int nid, bool set_node_online)
 977 {
 978         pg_data_t *pgdat;
 979         int ret = 1;
 980
 981         if (node_online(nid))
 982                 return 0;
 983
 984         pgdat = hotadd_new_pgdat(nid);
 985         if (!pgdat) {
 986                 pr_err("Cannot online node %d due to NULL pgdat\n", nid);
 987                 ret = -ENOMEM;
 988                 goto out;
 989         }
 990
 991         if (set_node_online) {
 992                 node_set_online(nid);
 993                 ret = register_one_node(nid);
 994                 BUG_ON(ret);
 995         }
 996 out:
 997         return ret;
 998 }
 999
1000 /*
1001  * Users of this function always want to online/register the node
1002  */
1003 int try_online_node(int nid)
1004 {
1005         int ret;
1006
1007         mem_hotplug_begin();
1008         ret =  __try_online_node(nid, true);
1009         mem_hotplug_done();
1010         return ret;
1011 }
1012
1013 static int check_hotplug_memory_range(u64 start, u64 size)
1014 {
1015         /* memory range must be block size aligned */
1016         if (!size || !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes()) ||
1017             !IS_ALIGNED(size, memory_block_size_bytes())) {
1018                 pr_err("Block size [%#lx] unaligned hotplug range: start %#llx, size %#llx",
1019                        memory_block_size_bytes(), start, size);
1020                 return -EINVAL;
1021         }
1022
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static int online_memory_block(struct memory_block *mem, void *arg)
1027 {
1028         mem->online_type = memhp_default_online_type;
1029         return device_online(&mem->dev);
1030 }
1031
1032 /*
1033  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1034  * and online/offline operations (triggered e.g. by sysfs).
1035  *
1036  * we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1037  */
1038 int __ref add_memory_resource(int nid, struct resource *res)
1039 {
1040         struct mhp_params params = { .pgprot = PAGE_KERNEL };
1041         u64 start, size;
1042         bool new_node = false;
1043         int ret;
1044
1045         start = res->start;
1046         size = resource_size(res);
1047
1048         ret = check_hotplug_memory_range(start, size);
1049         if (ret)
1050                 return ret;
1051
1052         if (!node_possible(nid)) {
1053                 WARN(1, "node %d was absent from the node_possible_map\n", nid);
1054                 return -EINVAL;
1055         }
1056
1057         mem_hotplug_begin();
1058
1059         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK))
1060                 memblock_add_node(start, size, nid);
1061
1062         ret = __try_online_node(nid, false);
1063         if (ret < 0)
1064                 goto error;
1065         new_node = ret;
1066
1067         /* call arch's memory hotadd */
1068         ret = arch_add_memory(nid, start, size, &params);
1069         if (ret < 0)
1070                 goto error;
1071
1072         /* create memory block devices after memory was added */
1073         ret = create_memory_block_devices(start, size);
1074         if (ret) {
1075                 arch_remove_memory(nid, start, size, NULL);
1076                 goto error;
1077         }
1078
1079         if (new_node) {
1080                 /* If sysfs file of new node can't be created, cpu on the node
1081                  * can't be hot-added. There is no rollback way now.
1082                  * So, check by BUG_ON() to catch it reluctantly..
1083                  * We online node here. We can't roll back from here.
1084                  */
1085                 node_set_online(nid);
1086                 ret = __register_one_node(nid);
1087                 BUG_ON(ret);
1088         }
1089
1090         /* link memory sections under this node.*/
1091         ret = link_mem_sections(nid, PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1),
1092                                 MEMINIT_HOTPLUG);
1093         BUG_ON(ret);
1094
1095         /* create new memmap entry */
1096         if (!strcmp(res->name, "System RAM"))
1097                 firmware_map_add_hotplug(start, start + size, "System RAM");
1098
1099         /* device_online() will take the lock when calling online_pages() */
1100         mem_hotplug_done();
1101
1102         /* online pages if requested */
1103         if (memhp_default_online_type != MMOP_OFFLINE)
1104                 walk_memory_blocks(start, size, NULL, online_memory_block);
1105
1106         return ret;
1107 error:
1108         /* rollback pgdat allocation and others */
1109         if (new_node)
1110                 rollback_node_hotadd(nid);
1111         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK))
1112                 memblock_remove(start, size);
1113         mem_hotplug_done();
1114         return ret;
1115 }
1116
1117 /* requires device_hotplug_lock, see add_memory_resource() */
1118 int __ref __add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1119 {
1120         struct resource *res;
1121         int ret;
1122
1123         res = register_memory_resource(start, size, "System RAM");
1124         if (IS_ERR(res))
1125                 return PTR_ERR(res);
1126
1127         ret = add_memory_resource(nid, res);
1128         if (ret < 0)
1129                 release_memory_resource(res);
1130         return ret;
1131 }
1132
1133 int add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1134 {
1135         int rc;
1136
1137         lock_device_hotplug();
1138         rc = __add_memory(nid, start, size);
1139         unlock_device_hotplug();
1140
1141         return rc;
1142 }
1143 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory);
1144
1145 /*
1146  * Add special, driver-managed memory to the system as system RAM. Such
1147  * memory is not exposed via the raw firmware-provided memmap as system
1148  * RAM, instead, it is detected and added by a driver - during cold boot,
1149  * after a reboot, and after kexec.
1150  *
1151  * Reasons why this memory should not be used for the initial memmap of a
1152  * kexec kernel or for placing kexec images:
1153  * - The booting kernel is in charge of determining how this memory will be
1154  *   used (e.g., use persistent memory as system RAM)
1155  * - Coordination with a hypervisor is required before this memory
1156  *   can be used (e.g., inaccessible parts).
1157  *
1158  * For this memory, no entries in /sys/firmware/memmap ("raw firmware-provided
1159  * memory map") are created. Also, the created memory resource is flagged
1160  * with IORESOURCE_MEM_DRIVER_MANAGED, so in-kernel users can special-case
1161  * this memory as well (esp., not place kexec images onto it).
1162  *
1163  * The resource_name (visible via /proc/iomem) has to have the format
1164  * "System RAM ($DRIVER)".
1165  */
1166 int add_memory_driver_managed(int nid, u64 start, u64 size,
1167                               const char *resource_name)
1168 {
1169         struct resource *res;
1170         int rc;
1171
1172         if (!resource_name ||
1173             strstr(resource_name, "System RAM (") != resource_name ||
1174             resource_name[strlen(resource_name) - 1] != ')')
1175                 return -EINVAL;
1176
1177         lock_device_hotplug();
1178
1179         res = register_memory_resource(start, size, resource_name);
1180         if (IS_ERR(res)) {
1181                 rc = PTR_ERR(res);
1182                 goto out_unlock;
1183         }
1184
1185         rc = add_memory_resource(nid, res);
1186         if (rc < 0)
1187                 release_memory_resource(res);
1188
1189 out_unlock:
1190         unlock_device_hotplug();
1191         return rc;
1192 }
1193 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory_driver_managed);
1194
1195 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1196 /*
1197  * Confirm all pages in a range [start, end) belong to the same zone (skipping
1198  * memory holes). When true, return the zone.
1199  */
1200 struct zone *test_pages_in_a_zone(unsigned long start_pfn,
1201                                   unsigned long end_pfn)
1202 {
1203         unsigned long pfn, sec_end_pfn;
1204         struct zone *zone = NULL;
1205         struct page *page;
1206         int i;
1207         for (pfn = start_pfn, sec_end_pfn = SECTION_ALIGN_UP(start_pfn + 1);
1208              pfn < end_pfn;
1209              pfn = sec_end_pfn, sec_end_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1210                 /* Make sure the memory section is present first */
1211                 if (!present_section_nr(pfn_to_section_nr(pfn)))
1212                         continue;
1213                 for (; pfn < sec_end_pfn && pfn < end_pfn;
1214                      pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
1215                         i = 0;
1216                         /* This is just a CONFIG_HOLES_IN_ZONE check.*/
1217                         while ((i < MAX_ORDER_NR_PAGES) &&
1218                                 !pfn_valid_within(pfn + i))
1219                                 i++;
1220                         if (i == MAX_ORDER_NR_PAGES || pfn + i >= end_pfn)
1221                                 continue;
1222                         /* Check if we got outside of the zone */
1223                         if (zone && !zone_spans_pfn(zone, pfn + i))
1224                                 return NULL;
1225                         page = pfn_to_page(pfn + i);
1226                         if (zone && page_zone(page) != zone)
1227                                 return NULL;
1228                         zone = page_zone(page);
1229                 }
1230         }
1231
1232         return zone;
1233 }
1234
1235 /*
1236  * Scan pfn range [start,end) to find movable/migratable pages (LRU pages,
1237  * non-lru movable pages and hugepages). Will skip over most unmovable
1238  * pages (esp., pages that can be skipped when offlining), but bail out on
1239  * definitely unmovable pages.
1240  *
1241  * Returns:
1242  *      0 in case a movable page is found and movable_pfn was updated.
1243  *      -ENOENT in case no movable page was found.
1244  *      -EBUSY in case a definitely unmovable page was found.
1245  */
1246 static int scan_movable_pages(unsigned long start, unsigned long end,
1247                               unsigned long *movable_pfn)
1248 {
1249         unsigned long pfn;
1250
1251         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
1252                 struct page *page, *head;
1253                 unsigned long skip;
1254
1255                 if (!pfn_valid(pfn))
1256                         continue;
1257                 page = pfn_to_page(pfn);
1258                 if (PageLRU(page))
1259                         goto found;
1260                 if (__PageMovable(page))
1261                         goto found;
1262
1263                 /*
1264                  * PageOffline() pages that are not marked __PageMovable() and
1265                  * have a reference count > 0 (after MEM_GOING_OFFLINE) are
1266                  * definitely unmovable. If their reference count would be 0,
1267                  * they could at least be skipped when offlining memory.
1268                  */
1269                 if (PageOffline(page) && page_count(page))
1270                         return -EBUSY;
1271
1272                 if (!PageHuge(page))
1273                         continue;
1274                 head = compound_head(page);
1275                 if (page_huge_active(head))
1276                         goto found;
1277                 skip = compound_nr(head) - (page - head);
1278                 pfn += skip - 1;
1279         }
1280         return -ENOENT;
1281 found:
1282         *movable_pfn = pfn;
1283         return 0;
1284 }
1285
1286 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long private)
1287 {
1288         nodemask_t nmask = node_states[N_MEMORY];
1289         struct migration_target_control mtc = {
1290                 .nid = page_to_nid(page),
1291                 .nmask = &nmask,
1292                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
1293         };
1294
1295         /*
1296          * try to allocate from a different node but reuse this node if there
1297          * are no other online nodes to be used (e.g. we are offlining a part
1298          * of the only existing node)
1299          */
1300         node_clear(mtc.nid, nmask);
1301         if (nodes_empty(nmask))
1302                 node_set(mtc.nid, nmask);
1303
1304         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1305 }
1306
1307 static int
1308 do_migrate_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1309 {
1310         unsigned long pfn;
1311         struct page *page, *head;
1312         int ret = 0;
1313         LIST_HEAD(source);
1314
1315         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1316                 if (!pfn_valid(pfn))
1317                         continue;
1318                 page = pfn_to_page(pfn);
1319                 head = compound_head(page);
1320
1321                 if (PageHuge(page)) {
1322                         pfn = page_to_pfn(head) + compound_nr(head) - 1;
1323                         isolate_huge_page(head, &source);
1324                         continue;
1325                 } else if (PageTransHuge(page))
1326                         pfn = page_to_pfn(head) + thp_nr_pages(page) - 1;
1327
1328                 /*
1329                  * HWPoison pages have elevated reference counts so the migration would
1330                  * fail on them. It also doesn't make any sense to migrate them in the
1331                  * first place. Still try to unmap such a page in case it is still mapped
1332                  * (e.g. current hwpoison implementation doesn't unmap KSM pages but keep
1333                  * the unmap as the catch all safety net).
1334                  */
1335                 if (PageHWPoison(page)) {
1336                         if (WARN_ON(PageLRU(page)))
1337                                 isolate_lru_page(page);
1338                         if (page_mapped(page))
1339                                 try_to_unmap(page, TTU_IGNORE_MLOCK | TTU_IGNORE_ACCESS);
1340                         continue;
1341                 }
1342
1343                 if (!get_page_unless_zero(page))
1344                         continue;
1345                 /*
1346                  * We can skip free pages. And we can deal with pages on
1347                  * LRU and non-lru movable pages.
1348                  */
1349                 if (PageLRU(page))
1350                         ret = isolate_lru_page(page);
1351                 else
1352                         ret = isolate_movable_page(page, ISOLATE_UNEVICTABLE);
1353                 if (!ret) { /* Success */
1354                         list_add_tail(&page->lru, &source);
1355                         if (!__PageMovable(page))
1356                                 inc_node_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1357                                                     page_is_file_lru(page));
1358
1359                 } else {
1360                         pr_warn("failed to isolate pfn %lx\n", pfn);
1361                         dump_page(page, "isolation failed");
1362                 }
1363                 put_page(page);
1364         }
1365         if (!list_empty(&source)) {
1366                 /* Allocate a new page from the nearest neighbor node */
1367                 ret = migrate_pages(&source, new_node_page, NULL, 0,
1368                                         MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_HOTPLUG);
1369                 if (ret) {
1370                         list_for_each_entry(page, &source, lru) {
1371                                 pr_warn("migrating pfn %lx failed ret:%d ",
1372                                        page_to_pfn(page), ret);
1373                                 dump_page(page, "migration failure");
1374                         }
1375                         putback_movable_pages(&source);
1376                 }
1377         }
1378
1379         return ret;
1380 }
1381
1382 /* Mark all sections offline and remove all free pages from the buddy. */
1383 static int
1384 offline_isolated_pages_cb(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1385                         void *data)
1386 {
1387         unsigned long *offlined_pages = (unsigned long *)data;
1388
1389         *offlined_pages += __offline_isolated_pages(start, start + nr_pages);
1390         return 0;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Check all pages in range, recorded as memory resource, are isolated.
1395  */
1396 static int
1397 check_pages_isolated_cb(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
1398                         void *data)
1399 {
1400         return test_pages_isolated(start_pfn, start_pfn + nr_pages,
1401                                    MEMORY_OFFLINE);
1402 }
1403
1404 static int __init cmdline_parse_movable_node(char *p)
1405 {
1406         movable_node_enabled = true;
1407         return 0;
1408 }
1409 early_param("movable_node", cmdline_parse_movable_node);
1410
1411 /* check which state of node_states will be changed when offline memory */
1412 static void node_states_check_changes_offline(unsigned long nr_pages,
1413                 struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
1414 {
1415         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1416         unsigned long present_pages = 0;
1417         enum zone_type zt;
1418
1419         arg->status_change_nid = NUMA_NO_NODE;
1420         arg->status_change_nid_normal = NUMA_NO_NODE;
1421         arg->status_change_nid_high = NUMA_NO_NODE;
1422
1423         /*
1424          * Check whether node_states[N_NORMAL_MEMORY] will be changed.
1425          * If the memory to be offline is within the range
1426          * [0..ZONE_NORMAL], and it is the last present memory there,
1427          * the zones in that range will become empty after the offlining,
1428          * thus we can determine that we need to clear the node from
1429          * node_states[N_NORMAL_MEMORY].
1430          */
1431         for (zt = 0; zt <= ZONE_NORMAL; zt++)
1432                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1433         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && nr_pages >= present_pages)
1434                 arg->status_change_nid_normal = zone_to_nid(zone);
1435
1436 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1437         /*
1438          * node_states[N_HIGH_MEMORY] contains nodes which
1439          * have normal memory or high memory.
1440          * Here we add the present_pages belonging to ZONE_HIGHMEM.
1441          * If the zone is within the range of [0..ZONE_HIGHMEM), and
1442          * we determine that the zones in that range become empty,
1443          * we need to clear the node for N_HIGH_MEMORY.
1444          */
1445         present_pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1446         if (zone_idx(zone) <= ZONE_HIGHMEM && nr_pages >= present_pages)
1447                 arg->status_change_nid_high = zone_to_nid(zone);
1448 #endif
1449
1450         /*
1451          * We have accounted the pages from [0..ZONE_NORMAL), and
1452          * in case of CONFIG_HIGHMEM the pages from ZONE_HIGHMEM
1453          * as well.
1454          * Here we count the possible pages from ZONE_MOVABLE.
1455          * If after having accounted all the pages, we see that the nr_pages
1456          * to be offlined is over or equal to the accounted pages,
1457          * we know that the node will become empty, and so, we can clear
1458          * it for N_MEMORY as well.
1459          */
1460         present_pages += pgdat->node_zones[ZONE_MOVABLE].present_pages;
1461
1462         if (nr_pages >= present_pages)
1463                 arg->status_change_nid = zone_to_nid(zone);
1464 }
1465
1466 static void node_states_clear_node(int node, struct memory_notify *arg)
1467 {
1468         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
1469                 node_clear_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
1470
1471         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
1472                 node_clear_state(node, N_HIGH_MEMORY);
1473
1474         if (arg->status_change_nid >= 0)
1475                 node_clear_state(node, N_MEMORY);
1476 }
1477
1478 static int count_system_ram_pages_cb(unsigned long start_pfn,
1479                                      unsigned long nr_pages, void *data)
1480 {
1481         unsigned long *nr_system_ram_pages = data;
1482
1483         *nr_system_ram_pages += nr_pages;
1484         return 0;
1485 }
1486
1487 static int __ref __offline_pages(unsigned long start_pfn,
1488                   unsigned long end_pfn)
1489 {
1490         unsigned long pfn, nr_pages = 0;
1491         unsigned long offlined_pages = 0;
1492         int ret, node, nr_isolate_pageblock;
1493         unsigned long flags;
1494         struct zone *zone;
1495         struct memory_notify arg;
1496         char *reason;
1497
1498         mem_hotplug_begin();
1499
1500         /*
1501          * Don't allow to offline memory blocks that contain holes.
1502          * Consequently, memory blocks with holes can never get onlined
1503          * via the hotplug path - online_pages() - as hotplugged memory has
1504          * no holes. This way, we e.g., don't have to worry about marking
1505          * memory holes PG_reserved, don't need pfn_valid() checks, and can
1506          * avoid using walk_system_ram_range() later.
1507          */
1508         walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn, &nr_pages,
1509                               count_system_ram_pages_cb);
1510         if (nr_pages != end_pfn - start_pfn) {
1511                 ret = -EINVAL;
1512                 reason = "memory holes";
1513                 goto failed_removal;
1514         }
1515
1516         /* This makes hotplug much easier...and readable.
1517            we assume this for now. .*/
1518         zone = test_pages_in_a_zone(start_pfn, end_pfn);
1519         if (!zone) {
1520                 ret = -EINVAL;
1521                 reason = "multizone range";
1522                 goto failed_removal;
1523         }
1524         node = zone_to_nid(zone);
1525
1526         /* set above range as isolated */
1527         ret = start_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn,
1528                                        MIGRATE_MOVABLE,
1529                                        MEMORY_OFFLINE | REPORT_FAILURE);
1530         if (ret < 0) {
1531                 reason = "failure to isolate range";
1532                 goto failed_removal;
1533         }
1534         nr_isolate_pageblock = ret;
1535
1536         arg.start_pfn = start_pfn;
1537         arg.nr_pages = nr_pages;
1538         node_states_check_changes_offline(nr_pages, zone, &arg);
1539
1540         ret = memory_notify(MEM_GOING_OFFLINE, &arg);
1541         ret = notifier_to_errno(ret);
1542         if (ret) {
1543                 reason = "notifier failure";
1544                 goto failed_removal_isolated;
1545         }
1546
1547         do {
1548                 pfn = start_pfn;
1549                 do {
1550                         if (signal_pending(current)) {
1551                                 ret = -EINTR;
1552                                 reason = "signal backoff";
1553                                 goto failed_removal_isolated;
1554                         }
1555
1556                         cond_resched();
1557                         lru_add_drain_all();
1558
1559                         ret = scan_movable_pages(pfn, end_pfn, &pfn);
1560                         if (!ret) {
1561                                 /*
1562                                  * TODO: fatal migration failures should bail
1563                                  * out
1564                                  */
1565                                 do_migrate_range(pfn, end_pfn);
1566                         }
1567                 } while (!ret);
1568
1569                 if (ret != -ENOENT) {
1570                         reason = "unmovable page";
1571                         goto failed_removal_isolated;
1572                 }
1573
1574                 /*
1575                  * Dissolve free hugepages in the memory block before doing
1576                  * offlining actually in order to make hugetlbfs's object
1577                  * counting consistent.
1578                  */
1579                 ret = dissolve_free_huge_pages(start_pfn, end_pfn);
1580                 if (ret) {
1581                         reason = "failure to dissolve huge pages";
1582                         goto failed_removal_isolated;
1583                 }
1584                 /* check again */
1585                 ret = walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn,
1586                                             NULL, check_pages_isolated_cb);
1587                 /*
1588                  * per-cpu pages are drained in start_isolate_page_range, but if
1589                  * there are still pages that are not free, make sure that we
1590                  * drain again, because when we isolated range we might
1591                  * have raced with another thread that was adding pages to pcp
1592                  * list.
1593                  *
1594                  * Forward progress should be still guaranteed because
1595                  * pages on the pcp list can only belong to MOVABLE_ZONE
1596                  * because has_unmovable_pages explicitly checks for
1597                  * PageBuddy on freed pages on other zones.
1598                  */
1599                 if (ret)
1600                         drain_all_pages(zone);
1601         } while (ret);
1602
1603         /* Ok, all of our target is isolated.
1604            We cannot do rollback at this point. */
1605         walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn,
1606                               &offlined_pages, offline_isolated_pages_cb);
1607         pr_info("Offlined Pages %ld\n", offlined_pages);
1608         /*
1609          * Onlining will reset pagetype flags and makes migrate type
1610          * MOVABLE, so just need to decrease the number of isolated
1611          * pageblocks zone counter here.
1612          */
1613         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1614         zone->nr_isolate_pageblock -= nr_isolate_pageblock;
1615         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1616
1617         /* removal success */
1618         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(start_pfn), -offlined_pages);
1619         zone->present_pages -= offlined_pages;
1620
1621         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
1622         zone->zone_pgdat->node_present_pages -= offlined_pages;
1623         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
1624
1625         init_per_zone_wmark_min();
1626
1627         if (!populated_zone(zone)) {
1628                 zone_pcp_reset(zone);
1629                 build_all_zonelists(NULL);
1630         } else
1631                 zone_pcp_update(zone);
1632
1633         node_states_clear_node(node, &arg);
1634         if (arg.status_change_nid >= 0) {
1635                 kswapd_stop(node);
1636                 kcompactd_stop(node);
1637         }
1638
1639         writeback_set_ratelimit();
1640
1641         memory_notify(MEM_OFFLINE, &arg);
1642         remove_pfn_range_from_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
1643         mem_hotplug_done();
1644         return 0;
1645
1646 failed_removal_isolated:
1647         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1648         memory_notify(MEM_CANCEL_OFFLINE, &arg);
1649 failed_removal:
1650         pr_debug("memory offlining [mem %#010llx-%#010llx] failed due to %s\n",
1651                  (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
1652                  ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1,
1653                  reason);
1654         /* pushback to free area */
1655         mem_hotplug_done();
1656         return ret;
1657 }
1658
1659 int offline_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1660 {
1661         return __offline_pages(start_pfn, start_pfn + nr_pages);
1662 }
1663
1664 static int check_memblock_offlined_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1665 {
1666         int ret = !is_memblock_offlined(mem);
1667
1668         if (unlikely(ret)) {
1669                 phys_addr_t beginpa, endpa;
1670
1671                 beginpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr));
1672                 endpa = beginpa + memory_block_size_bytes() - 1;
1673                 pr_warn("removing memory fails, because memory [%pa-%pa] is onlined\n",
1674                         &beginpa, &endpa);
1675
1676                 return -EBUSY;
1677         }
1678         return 0;
1679 }
1680
1681 static int check_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1682 {
1683         int cpu;
1684
1685         for_each_present_cpu(cpu) {
1686                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1687                         /*
1688                          * the cpu on this node isn't removed, and we can't
1689                          * offline this node.
1690                          */
1691                         return -EBUSY;
1692         }
1693
1694         return 0;
1695 }
1696
1697 static int check_no_memblock_for_node_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1698 {
1699         int nid = *(int *)arg;
1700
1701         /*
1702          * If a memory block belongs to multiple nodes, the stored nid is not
1703          * reliable. However, such blocks are always online (e.g., cannot get
1704          * offlined) and, therefore, are still spanned by the node.
1705          */
1706         return mem->nid == nid ? -EEXIST : 0;
1707 }
1708
1709 /**
1710  * try_offline_node
1711  * @nid: the node ID
1712  *
1713  * Offline a node if all memory sections and cpus of the node are removed.
1714  *
1715  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1716  * and online/offline operations before this call.
1717  */
1718 void try_offline_node(int nid)
1719 {
1720         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1721         int rc;
1722
1723         /*
1724          * If the node still spans pages (especially ZONE_DEVICE), don't
1725          * offline it. A node spans memory after move_pfn_range_to_zone(),
1726          * e.g., after the memory block was onlined.
1727          */
1728         if (pgdat->node_spanned_pages)
1729                 return;
1730
1731         /*
1732          * Especially offline memory blocks might not be spanned by the
1733          * node. They will get spanned by the node once they get onlined.
1734          * However, they link to the node in sysfs and can get onlined later.
1735          */
1736         rc = for_each_memory_block(&nid, check_no_memblock_for_node_cb);
1737         if (rc)
1738                 return;
1739
1740         if (check_cpu_on_node(pgdat))
1741                 return;
1742
1743         /*
1744          * all memory/cpu of this node are removed, we can offline this
1745          * node now.
1746          */
1747         node_set_offline(nid);
1748         unregister_one_node(nid);
1749 }
1750 EXPORT_SYMBOL(try_offline_node);
1751
1752 static void __release_memory_resource(resource_size_t start,
1753                                       resource_size_t size)
1754 {
1755         int ret;
1756
1757         /*
1758          * When removing memory in the same granularity as it was added,
1759          * this function never fails. It might only fail if resources
1760          * have to be adjusted or split. We'll ignore the error, as
1761          * removing of memory cannot fail.
1762          */
1763         ret = release_mem_region_adjustable(&iomem_resource, start, size);
1764         if (ret) {
1765                 resource_size_t endres = start + size - 1;
1766
1767                 pr_warn("Unable to release resource <%pa-%pa> (%d)\n",
1768                         &start, &endres, ret);
1769         }
1770 }
1771
1772 static int __ref try_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1773 {
1774         int rc = 0;
1775
1776         BUG_ON(check_hotplug_memory_range(start, size));
1777
1778         /*
1779          * All memory blocks must be offlined before removing memory.  Check
1780          * whether all memory blocks in question are offline and return error
1781          * if this is not the case.
1782          */
1783         rc = walk_memory_blocks(start, size, NULL, check_memblock_offlined_cb);
1784         if (rc)
1785                 return rc;
1786
1787         /* remove memmap entry */
1788         firmware_map_remove(start, start + size, "System RAM");
1789
1790         /*
1791          * Memory block device removal under the device_hotplug_lock is
1792          * a barrier against racing online attempts.
1793          */
1794         remove_memory_block_devices(start, size);
1795
1796         mem_hotplug_begin();
1797
1798         arch_remove_memory(nid, start, size, NULL);
1799
1800         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK)) {
1801                 memblock_free(start, size);
1802                 memblock_remove(start, size);
1803         }
1804
1805         __release_memory_resource(start, size);
1806
1807         try_offline_node(nid);
1808
1809         mem_hotplug_done();
1810         return 0;
1811 }
1812
1813 /**
1814  * remove_memory
1815  * @nid: the node ID
1816  * @start: physical address of the region to remove
1817  * @size: size of the region to remove
1818  *
1819  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1820  * and online/offline operations before this call, as required by
1821  * try_offline_node().
1822  */
1823 void __remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1824 {
1825
1826         /*
1827          * trigger BUG() if some memory is not offlined prior to calling this
1828          * function
1829          */
1830         if (try_remove_memory(nid, start, size))
1831                 BUG();
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Remove memory if every memory block is offline, otherwise return -EBUSY is
1836  * some memory is not offline
1837  */
1838 int remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1839 {
1840         int rc;
1841
1842         lock_device_hotplug();
1843         rc  = try_remove_memory(nid, start, size);
1844         unlock_device_hotplug();
1845
1846         return rc;
1847 }
1848 EXPORT_SYMBOL_GPL(remove_memory);
1849
1850 /*
1851  * Try to offline and remove a memory block. Might take a long time to
1852  * finish in case memory is still in use. Primarily useful for memory devices
1853  * that logically unplugged all memory (so it's no longer in use) and want to
1854  * offline + remove the memory block.
1855  */
1856 int offline_and_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1857 {
1858         struct memory_block *mem;
1859         int rc = -EINVAL;
1860
1861         if (!IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes()) ||
1862             size != memory_block_size_bytes())
1863                 return rc;
1864
1865         lock_device_hotplug();
1866         mem = find_memory_block(__pfn_to_section(PFN_DOWN(start)));
1867         if (mem)
1868                 rc = device_offline(&mem->dev);
1869         /* Ignore if the device is already offline. */
1870         if (rc > 0)
1871                 rc = 0;
1872
1873         /*
1874          * In case we succeeded to offline the memory block, remove it.
1875          * This cannot fail as it cannot get onlined in the meantime.
1876          */
1877         if (!rc) {
1878                 rc = try_remove_memory(nid, start, size);
1879                 WARN_ON_ONCE(rc);
1880         }
1881         unlock_device_hotplug();
1882
1883         return rc;
1884 }
1885 EXPORT_SYMBOL_GPL(offline_and_remove_memory);
1886 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */