Merge tag 'for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mst/vhost
[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                                        MEMHP_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 = zone_idx(page_zone(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                                       bool online)
1588 {
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 (!online)
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                 if (online)
1622                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1623                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE);
1624                 else
1625                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1626                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1627         }
1628
1629         return 0;
1630 }
1631
1632 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1633 {
1634         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1635         unsigned long mb_id;
1636         int rc;
1637
1638         if (!nb_sb)
1639                 return 0;
1640
1641         /* Don't race with onlining/offlining */
1642         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1643
1644         /* Try to plug subblocks of partially plugged online blocks. */
1645         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
1646                                    VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL) {
1647                 rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb, true);
1648                 if (rc || !nb_sb)
1649                         goto out_unlock;
1650                 cond_resched();
1651         }
1652
1653         /* Try to plug subblocks of partially plugged offline blocks. */
1654         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
1655                                    VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
1656                 rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb, false);
1657                 if (rc || !nb_sb)
1658                         goto out_unlock;
1659                 cond_resched();
1660         }
1661
1662         /*
1663          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1664          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1665          */
1666         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1667
1668         /* Try to plug and add unused blocks */
1669         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1670                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1671                         return -ENOSPC;
1672
1673                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1674                 if (rc || !nb_sb)
1675                         return rc;
1676                 cond_resched();
1677         }
1678
1679         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1680         while (nb_sb) {
1681                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1682                         return -ENOSPC;
1683
1684                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1685                 if (rc)
1686                         return rc;
1687                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1688                 if (rc)
1689                         return rc;
1690                 cond_resched();
1691         }
1692
1693         return 0;
1694 out_unlock:
1695         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1696         return rc;
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Plug a big block and add it to Linux.
1701  *
1702  * Will modify the state of the big block.
1703  */
1704 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1705                                           unsigned long bb_id)
1706 {
1707         int rc;
1708
1709         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1710                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1711                 return -EINVAL;
1712
1713         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1714         if (rc)
1715                 return rc;
1716         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1717
1718         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1719         if (rc) {
1720                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1721                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1722                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1723                 else
1724                         /* Retry from the main loop. */
1725                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1726                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1727                 return rc;
1728         }
1729         return 0;
1730 }
1731
1732 /*
1733  * Prepare tracking data for the next big block.
1734  */
1735 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1736                                           unsigned long *bb_id)
1737 {
1738         int rc;
1739
1740         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1741                 return -ENOSPC;
1742
1743         /* Resize the big block state array if required. */
1744         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1745         if (rc)
1746                 return rc;
1747
1748         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1749         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1750         vm->bbm.next_bb_id++;
1751         return 0;
1752 }
1753
1754 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1755 {
1756         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1757         unsigned long bb_id;
1758         int rc;
1759
1760         if (!nb_bb)
1761                 return 0;
1762
1763         /* Try to plug and add unused big blocks */
1764         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1765                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1766                         return -ENOSPC;
1767
1768                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1769                 if (!rc)
1770                         nb_bb--;
1771                 if (rc || !nb_bb)
1772                         return rc;
1773                 cond_resched();
1774         }
1775
1776         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1777         while (nb_bb) {
1778                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1779                         return -ENOSPC;
1780
1781                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1782                 if (rc)
1783                         return rc;
1784                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1785                 if (!rc)
1786                         nb_bb--;
1787                 if (rc)
1788                         return rc;
1789                 cond_resched();
1790         }
1791
1792         return 0;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Try to plug the requested amount of memory.
1797  */
1798 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1799 {
1800         if (vm->in_sbm)
1801                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1802         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1807  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1808  *
1809  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1810  * hotplug_mutex.
1811  *
1812  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1813  */
1814 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1815                                                 unsigned long mb_id,
1816                                                 uint64_t *nb_sb)
1817 {
1818         int rc;
1819
1820         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, nb_sb);
1821
1822         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1823         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1824                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1825                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1826         if (rc)
1827                 return rc;
1828
1829         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1830                 /*
1831                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1832                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1833                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1834                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1835                  */
1836                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1837                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1838
1839                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1840                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1841                 BUG_ON(rc);
1842                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1843         }
1844         return 0;
1845 }
1846
1847 /*
1848  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1849  *
1850  * Will modify the state of the memory block.
1851  */
1852 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1853                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1854                                            int count)
1855 {
1856         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1857         unsigned long start_pfn;
1858         int rc;
1859
1860         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1861                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1862
1863         rc = virtio_mem_fake_offline(start_pfn, nr_pages);
1864         if (rc)
1865                 return rc;
1866
1867         /* Try to unplug the allocated memory */
1868         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1869         if (rc) {
1870                 /* Return the memory to the buddy. */
1871                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1872                 return rc;
1873         }
1874
1875         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1876                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL);
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 /*
1881  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1882  * Will skip subblock that are busy.
1883  *
1884  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1885  * hotplug_mutex.
1886  *
1887  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1888  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1889  */
1890 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1891                                                unsigned long mb_id,
1892                                                uint64_t *nb_sb)
1893 {
1894         int rc, sb_id;
1895
1896         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
1897         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
1898             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1899                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
1900                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
1901                 if (!rc) {
1902                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
1903                         goto unplugged;
1904                 } else if (rc != -EBUSY)
1905                         return rc;
1906         }
1907
1908         /* Fallback to single subblocks. */
1909         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
1910                 /* Find the next candidate subblock */
1911                 while (sb_id >= 0 &&
1912                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1913                         sb_id--;
1914                 if (sb_id < 0)
1915                         break;
1916
1917                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
1918                 if (rc == -EBUSY)
1919                         continue;
1920                 else if (rc)
1921                         return rc;
1922                 *nb_sb -= 1;
1923         }
1924
1925 unplugged:
1926         /*
1927          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
1928          * remove it. This will usually not fail, as no memory is in use
1929          * anymore - however some other notifiers might NACK the request.
1930          */
1931         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1932                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1933                 rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
1934                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1935                 if (!rc)
1936                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1937                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1938         }
1939
1940         return 0;
1941 }
1942
1943 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1944 {
1945         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1946         unsigned long mb_id;
1947         int rc;
1948
1949         if (!nb_sb)
1950                 return 0;
1951
1952         /*
1953          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
1954          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
1955          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
1956          */
1957         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1958
1959         /* Try to unplug subblocks of partially plugged offline blocks. */
1960         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id,
1961                                        VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
1962                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, &nb_sb);
1963                 if (rc || !nb_sb)
1964                         goto out_unlock;
1965                 cond_resched();
1966         }
1967
1968         /* Try to unplug subblocks of plugged offline blocks. */
1969         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE) {
1970                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, &nb_sb);
1971                 if (rc || !nb_sb)
1972                         goto out_unlock;
1973                 cond_resched();
1974         }
1975
1976         if (!unplug_online) {
1977                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1978                 return 0;
1979         }
1980
1981         /* Try to unplug subblocks of partially plugged online blocks. */
1982         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id,
1983                                        VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE_PARTIAL) {
1984                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, &nb_sb);
1985                 if (rc || !nb_sb)
1986                         goto out_unlock;
1987                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1988                 cond_resched();
1989                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1990         }
1991
1992         /* Try to unplug subblocks of plugged online blocks. */
1993         virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_ONLINE) {
1994                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, &nb_sb);
1995                 if (rc || !nb_sb)
1996                         goto out_unlock;
1997                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1998                 cond_resched();
1999                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2000         }
2001
2002         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2003         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
2004 out_unlock:
2005         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2006         return rc;
2007 }
2008
2009 /*
2010  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2011  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2012  *
2013  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2014  * hotplug_mutex.
2015  */
2016 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2017                                                        unsigned long bb_id)
2018 {
2019         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2020         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2021         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2022         unsigned long pfn;
2023         struct page *page;
2024         int rc;
2025
2026         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2027                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2028                 return -EINVAL;
2029
2030         if (bbm_safe_unplug) {
2031                 /*
2032                  * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2033                  * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2034                  * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2035                  * onlining/offlining until we have a consistent state.
2036                  */
2037                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2038                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2039                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2040
2041                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2042                         page = pfn_to_online_page(pfn);
2043                         if (!page)
2044                                 continue;
2045
2046                         rc = virtio_mem_fake_offline(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2047                         if (rc) {
2048                                 end_pfn = pfn;
2049                                 goto rollback_safe_unplug;
2050                         }
2051                 }
2052                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2053         }
2054
2055         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2056         if (rc) {
2057                 if (bbm_safe_unplug) {
2058                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2059                         goto rollback_safe_unplug;
2060                 }
2061                 return rc;
2062         }
2063
2064         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2065         if (rc)
2066                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2067                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2068         else
2069                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2070                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2071         return rc;
2072
2073 rollback_safe_unplug:
2074         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2075                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2076                 if (!page)
2077                         continue;
2078                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2079         }
2080         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2081         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2082         return rc;
2083 }
2084
2085 /*
2086  * Try to remove a big block from Linux and unplug it. Will fail with
2087  * -EBUSY if some memory is online.
2088  *
2089  * Will modify the state of the memory block.
2090  */
2091 static int virtio_mem_bbm_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2092                                                unsigned long bb_id)
2093 {
2094         int rc;
2095
2096         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2097                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2098                 return -EINVAL;
2099
2100         rc = virtio_mem_bbm_remove_bb(vm, bb_id);
2101         if (rc)
2102                 return -EBUSY;
2103
2104         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2105         if (rc)
2106                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2107                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2108         else
2109                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2110                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2111         return rc;
2112 }
2113
2114 /*
2115  * Test if a big block is completely offline.
2116  */
2117 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2118                                          unsigned long bb_id)
2119 {
2120         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2121         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2122         unsigned long pfn;
2123
2124         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2125              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2126                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2127                         return false;
2128         }
2129
2130         return true;
2131 }
2132
2133 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2134 {
2135         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2136         uint64_t bb_id;
2137         int rc;
2138
2139         if (!nb_bb)
2140                 return 0;
2141
2142         /* Try to unplug completely offline big blocks first. */
2143         virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2144                 cond_resched();
2145                 /*
2146                  * As we're holding no locks, this check is racy as memory
2147                  * can get onlined in the meantime - but we'll fail gracefully.
2148                  */
2149                 if (!virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2150                         continue;
2151                 rc = virtio_mem_bbm_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2152                 if (rc == -EBUSY)
2153                         continue;
2154                 if (!rc)
2155                         nb_bb--;
2156                 if (rc || !nb_bb)
2157                         return rc;
2158         }
2159
2160         if (!unplug_online)
2161                 return 0;
2162
2163         /* Try to unplug any big blocks. */
2164         virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2165                 cond_resched();
2166                 rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2167                 if (rc == -EBUSY)
2168                         continue;
2169                 if (!rc)
2170                         nb_bb--;
2171                 if (rc || !nb_bb)
2172                         return rc;
2173         }
2174
2175         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Try to unplug the requested amount of memory.
2180  */
2181 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2182 {
2183         if (vm->in_sbm)
2184                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2185         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2186 }
2187
2188 /*
2189  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2190  * because the hypervisor was busy.
2191  */
2192 static int virtio_mem_unplug_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2193 {
2194         unsigned long id;
2195         int rc;
2196
2197         if (!vm->in_sbm) {
2198                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2199                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2200                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2201                         if (rc)
2202                                 return rc;
2203                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2204                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2205                 }
2206                 return 0;
2207         }
2208
2209         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2210                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2211                 if (rc)
2212                         return rc;
2213                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2214                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2215         }
2216
2217         return 0;
2218 }
2219
2220 /*
2221  * Update all parts of the config that could have changed.
2222  */
2223 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2224 {
2225         const uint64_t phys_limit = 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS;
2226         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2227
2228         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2229         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2230                         &new_plugged_size);
2231         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2232                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2233
2234         /* calculate the last usable memory block id */
2235         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2236                         usable_region_size, &usable_region_size);
2237         end_addr = vm->addr + usable_region_size;
2238         end_addr = min(end_addr, phys_limit);
2239
2240         if (vm->in_sbm)
2241                 vm->sbm.last_usable_mb_id =
2242                                          virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr) - 1;
2243         else
2244                 vm->bbm.last_usable_bb_id =
2245                                      virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, end_addr) - 1;
2246
2247         /* see if there is a request to change the size */
2248         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2249                         &vm->requested_size);
2250
2251         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2252         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2253 }
2254
2255 /*
2256  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2257  */
2258 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2259 {
2260         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2261         uint64_t diff;
2262         int rc;
2263
2264         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2265
2266         if (vm->broken)
2267                 return;
2268
2269         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2270 retry:
2271         rc = 0;
2272
2273         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2274         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2275                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2276
2277         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2278                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2279                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2280         }
2281
2282         /* Unplug any leftovers from previous runs */
2283         if (!rc)
2284                 rc = virtio_mem_unplug_pending_mb(vm);
2285
2286         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2287                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2288                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2289                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2290                 } else {
2291                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2292                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2293                 }
2294         }
2295
2296         switch (rc) {
2297         case 0:
2298                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2299                 break;
2300         case -ENOSPC:
2301                 /*
2302                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2303                  * or we have too many offline memory blocks.
2304                  */
2305                 break;
2306         case -ETXTBSY:
2307                 /*
2308                  * The hypervisor cannot process our request right now
2309                  * (e.g., out of memory, migrating);
2310                  */
2311         case -EBUSY:
2312                 /*
2313                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2314                  * is busy).
2315                  */
2316         case -ENOMEM:
2317                 /* Out of memory, try again later. */
2318                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2319                               HRTIMER_MODE_REL);
2320                 break;
2321         case -EAGAIN:
2322                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2323                 goto retry;
2324         default:
2325                 /* Unknown error, mark as broken */
2326                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2327                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2328                 vm->broken = true;
2329         }
2330
2331         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2332 }
2333
2334 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2335 {
2336         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2337                                              retry_timer);
2338
2339         virtio_mem_retry(vm);
2340         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2341                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2342         return HRTIMER_NORESTART;
2343 }
2344
2345 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2346 {
2347         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2348
2349         wake_up(&vm->host_resp);
2350 }
2351
2352 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2353 {
2354         struct virtqueue *vq;
2355
2356         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2357                                    "guest-request");
2358         if (IS_ERR(vq))
2359                 return PTR_ERR(vq);
2360         vm->vq = vq;
2361
2362         return 0;
2363 }
2364
2365 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2366 {
2367         const uint64_t phys_limit = 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS;
2368         uint64_t sb_size, addr;
2369         uint16_t node_id;
2370
2371         if (!vm->vdev->config->get) {
2372                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2373                 return -EINVAL;
2374         }
2375
2376         /*
2377          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2378          * memory is still accessible (but not mapped).
2379          */
2380         if (is_kdump_kernel()) {
2381                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel\n");
2382                 return -EBUSY;
2383         }
2384
2385         /* Fetch all properties that can't change. */
2386         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2387                         &vm->plugged_size);
2388         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2389                         &vm->device_block_size);
2390         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2391                         &node_id);
2392         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2393         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2394         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2395                         &vm->region_size);
2396
2397         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2398         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2399                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2400
2401         /* bad device setup - warn only */
2402         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2403                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2404                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2405         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2406                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2407                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2408         if (vm->addr + vm->region_size > phys_limit)
2409                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2410                          "Some memory is not addressable. This can make some memory unusable.\n");
2411
2412         /*
2413          * We want subblocks to span at least MAX_ORDER_NR_PAGES and
2414          * pageblock_nr_pages pages. This:
2415          * - Simplifies our page onlining code (virtio_mem_online_page_cb)
2416          *   and fake page onlining code (virtio_mem_fake_online).
2417          * - Is required for now for alloc_contig_range() to work reliably -
2418          *   it doesn't properly handle smaller granularity on ZONE_NORMAL.
2419          */
2420         sb_size = max_t(uint64_t, MAX_ORDER_NR_PAGES,
2421                         pageblock_nr_pages) * PAGE_SIZE;
2422         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2423
2424         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2425                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2426                 vm->in_sbm = true;
2427                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2428                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2429                                      vm->sbm.sb_size;
2430
2431                 /* Round up to the next full memory block */
2432                 addr = vm->addr + memory_block_size_bytes() - 1;
2433                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2434                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2435         } else {
2436                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2437                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2438                                         memory_block_size_bytes());
2439
2440                 if (bbm_block_size) {
2441                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2442                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2443                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2444                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2445                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2446                                          "bbm_block_size is too small");
2447                         } else {
2448                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2449                         }
2450                 }
2451
2452                 /* Round up to the next aligned big block */
2453                 addr = vm->addr + vm->bbm.bb_size - 1;
2454                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2455                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2456         }
2457
2458         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2459         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2460                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2461         /* In BBM, we also want at least two big blocks. */
2462         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2463                                       vm->offline_threshold);
2464
2465         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2466         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2467         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2468                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2469         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2470                  memory_block_size_bytes());
2471         if (vm->in_sbm)
2472                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2473                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2474         else
2475                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2476                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2477         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2478                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2479
2480         return 0;
2481 }
2482
2483 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2484 {
2485         /*
2486          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2487          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2488          */
2489         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2490
2491         if (!name)
2492                 return -ENOMEM;
2493
2494         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2495                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM);
2496         if (!vm->parent_resource) {
2497                 kfree(name);
2498                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2499                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2500                          "reloading the driver is not supported\n");
2501                 return -EBUSY;
2502         }
2503
2504         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2505         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2506         return 0;
2507 }
2508
2509 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2510 {
2511         const char *name;
2512
2513         if (!vm->parent_resource)
2514                 return;
2515
2516         name = vm->parent_resource->name;
2517         release_resource(vm->parent_resource);
2518         kfree(vm->parent_resource);
2519         kfree(name);
2520         vm->parent_resource = NULL;
2521 }
2522
2523 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2524 {
2525         return 1;
2526 }
2527
2528 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2529 {
2530         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2531
2532         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2533                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2534                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2535 }
2536
2537 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2538 {
2539         struct virtio_mem *vm;
2540         int rc;
2541
2542         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2543         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2544
2545         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2546         if (!vm)
2547                 return -ENOMEM;
2548
2549         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2550         vm->vdev = vdev;
2551         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2552         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2553         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2554         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2555         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2556         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2557         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2558
2559         /* register the virtqueue */
2560         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2561         if (rc)
2562                 goto out_free_vm;
2563
2564         /* initialize the device by querying the config */
2565         rc = virtio_mem_init(vm);
2566         if (rc)
2567                 goto out_del_vq;
2568
2569         /* create the parent resource for all memory */
2570         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2571         if (rc)
2572                 goto out_del_vq;
2573
2574         /*
2575          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2576          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2577          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2578          */
2579         if (vm->plugged_size) {
2580                 vm->unplug_all_required = 1;
2581                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2582         }
2583
2584         /* register callbacks */
2585         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2586         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2587         if (rc)
2588                 goto out_del_resource;
2589         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2590         if (rc)
2591                 goto out_unreg_mem;
2592
2593         virtio_device_ready(vdev);
2594
2595         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2596         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2597         queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2598
2599         return 0;
2600 out_unreg_mem:
2601         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2602 out_del_resource:
2603         virtio_mem_delete_resource(vm);
2604 out_del_vq:
2605         vdev->config->del_vqs(vdev);
2606 out_free_vm:
2607         kfree(vm);
2608         vdev->priv = NULL;
2609
2610         return rc;
2611 }
2612
2613 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2614 {
2615         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2616         unsigned long mb_id;
2617         int rc;
2618
2619         /*
2620          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2621          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2622          */
2623         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2624         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2625         vm->removing = true;
2626         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2627         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2628
2629         /* wait until the workqueue stopped */
2630         cancel_work_sync(&vm->wq);
2631         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2632
2633         if (vm->in_sbm) {
2634                 /*
2635                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2636                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2637                  */
2638                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2639                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2640                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2641                         BUG_ON(rc);
2642                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2643                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2644                 }
2645                 /*
2646                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2647                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2648                  * worry about them.
2649                  */
2650         }
2651
2652         /* unregister callbacks */
2653         unregister_virtio_mem_device(vm);
2654         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2655
2656         /*
2657          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2658          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2659          * away. Warn at least.
2660          */
2661         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2662                 dev_warn(&vdev->dev, "device still has system memory added\n");
2663         } else {
2664                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2665                 kfree_const(vm->resource_name);
2666         }
2667
2668         /* remove all tracking data - no locking needed */
2669         if (vm->in_sbm) {
2670                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2671                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2672         } else {
2673                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2674         }
2675
2676         /* reset the device and cleanup the queues */
2677         vdev->config->reset(vdev);
2678         vdev->config->del_vqs(vdev);
2679
2680         kfree(vm);
2681         vdev->priv = NULL;
2682 }
2683
2684 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2685 {
2686         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2687
2688         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2689         virtio_mem_retry(vm);
2690 }
2691
2692 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2693 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2694 {
2695         /*
2696          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2697          * allow to suspend/hibernate.
2698          */
2699         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2700         return -EPERM;
2701 }
2702
2703 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2704 {
2705         return -EPERM;
2706 }
2707 #endif
2708
2709 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2710 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2711         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2712 #endif
2713 };
2714
2715 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2716         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2717         { 0 },
2718 };
2719
2720 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2721         .feature_table = virtio_mem_features,
2722         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2723         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2724         .driver.owner = THIS_MODULE,
2725         .id_table = virtio_mem_id_table,
2726         .probe = virtio_mem_probe,
2727         .remove = virtio_mem_remove,
2728         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2729 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2730         .freeze =       virtio_mem_freeze,
2731         .restore =      virtio_mem_restore,
2732 #endif
2733 };
2734
2735 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
2736 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
2737 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
2738 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
2739 MODULE_LICENSE("GPL");