Merge branch 'misc.namei' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/viro/vfs
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / virtio / virtio_mem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Virtio-mem device driver.
4  *
5  * Copyright Red Hat, Inc. 2020
6  *
7  * Author(s): David Hildenbrand <david@redhat.com>
8  */
9
10 #include <linux/virtio.h>
11 #include <linux/virtio_mem.h>
12 #include <linux/workqueue.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/memory_hotplug.h>
17 #include <linux/memory.h>
18 #include <linux/hrtimer.h>
19 #include <linux/crash_dump.h>
20 #include <linux/mutex.h>
21 #include <linux/bitmap.h>
22 #include <linux/lockdep.h>
23
24 #include <acpi/acpi_numa.h>
25
26 static bool unplug_online = true;
27 module_param(unplug_online, bool, 0644);
28 MODULE_PARM_DESC(unplug_online, "Try to unplug online memory");
29
30 static bool force_bbm;
31 module_param(force_bbm, bool, 0444);
32 MODULE_PARM_DESC(force_bbm,
33                 "Force Big Block Mode. Default is 0 (auto-selection)");
34
35 static unsigned long bbm_block_size;
36 module_param(bbm_block_size, ulong, 0444);
37 MODULE_PARM_DESC(bbm_block_size,
38                  "Big Block size in bytes. Default is 0 (auto-detection).");
39
40 static bool bbm_safe_unplug = true;
41 module_param(bbm_safe_unplug, bool, 0444);
42 MODULE_PARM_DESC(bbm_safe_unplug,
43              "Use a safe unplug mechanism in BBM, avoiding long/endless loops");
44
45 /*
46  * virtio-mem currently supports the following modes of operation:
47  *
48  * * Sub Block Mode (SBM): A Linux memory block spans 2..X subblocks (SB). The
49  *   size of a Sub Block (SB) is determined based on the device block size, the
50  *   pageblock size, and the maximum allocation granularity of the buddy.
51  *   Subblocks within a Linux memory block might either be plugged or unplugged.
52  *   Memory is added/removed to Linux MM in Linux memory block granularity.
53  *
54  * * Big Block Mode (BBM): A Big Block (BB) spans 1..X Linux memory blocks.
55  *   Memory is added/removed to Linux MM in Big Block granularity.
56  *
57  * The mode is determined automatically based on the Linux memory block size
58  * and the device block size.
59  *
60  * User space / core MM (auto onlining) is responsible for onlining added
61  * Linux memory blocks - and for selecting a zone. Linux Memory Blocks are
62  * always onlined separately, and all memory within a Linux memory block is
63  * onlined to the same zone - virtio-mem relies on this behavior.
64  */
65
66 /*
67  * State of a Linux memory block in SBM.
68  */
69 enum virtio_mem_sbm_mb_state {
70         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
71         VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED = 0,
72         /* (Partially) plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
73         VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED,
74         /* Fully plugged, fully added to Linux, offline. */
75         VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
76         /* Partially plugged, fully added to Linux, offline. */
77         VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
78         /* Fully plugged, fully added to Linux, onlined to a kernel zone. */
79         VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
80         /* Partially plugged, fully added to Linux, online to a kernel zone */
81         VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
82         /* Fully plugged, fully added to Linux, onlined to ZONE_MOVABLE. */
83         VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
84         /* Partially plugged, fully added to Linux, onlined to ZONE_MOVABLE. */
85         VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
86         VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT
87 };
88
89 /*
90  * State of a Big Block (BB) in BBM, covering 1..X Linux memory blocks.
91  */
92 enum virtio_mem_bbm_bb_state {
93         /* Unplugged, not added to Linux. Can be reused later. */
94         VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED = 0,
95         /* Plugged, not added to Linux. Error on add_memory(). */
96         VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED,
97         /* Plugged and added to Linux. */
98         VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED,
99         /* All online parts are fake-offline, ready to remove. */
100         VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE,
101         VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT
102 };
103
104 struct virtio_mem {
105         struct virtio_device *vdev;
106
107         /* We might first have to unplug all memory when starting up. */
108         bool unplug_all_required;
109
110         /* Workqueue that processes the plug/unplug requests. */
111         struct work_struct wq;
112         atomic_t wq_active;
113         atomic_t config_changed;
114
115         /* Virtqueue for guest->host requests. */
116         struct virtqueue *vq;
117
118         /* Wait for a host response to a guest request. */
119         wait_queue_head_t host_resp;
120
121         /* Space for one guest request and the host response. */
122         struct virtio_mem_req req;
123         struct virtio_mem_resp resp;
124
125         /* The current size of the device. */
126         uint64_t plugged_size;
127         /* The requested size of the device. */
128         uint64_t requested_size;
129
130         /* The device block size (for communicating with the device). */
131         uint64_t device_block_size;
132         /* The determined node id for all memory of the device. */
133         int nid;
134         /* Physical start address of the memory region. */
135         uint64_t addr;
136         /* Maximum region size in bytes. */
137         uint64_t region_size;
138
139         /* The parent resource for all memory added via this device. */
140         struct resource *parent_resource;
141         /*
142          * Copy of "System RAM (virtio_mem)" to be used for
143          * add_memory_driver_managed().
144          */
145         const char *resource_name;
146         /* Memory group identification. */
147         int mgid;
148
149         /*
150          * We don't want to add too much memory if it's not getting onlined,
151          * to avoid running OOM. Besides this threshold, we allow to have at
152          * least two offline blocks at a time (whatever is bigger).
153          */
154 #define VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD            (1024 * 1024 * 1024)
155         atomic64_t offline_size;
156         uint64_t offline_threshold;
157
158         /* If set, the driver is in SBM, otherwise in BBM. */
159         bool in_sbm;
160
161         union {
162                 struct {
163                         /* Id of the first memory block of this device. */
164                         unsigned long first_mb_id;
165                         /* Id of the last usable memory block of this device. */
166                         unsigned long last_usable_mb_id;
167                         /* Id of the next memory bock to prepare when needed. */
168                         unsigned long next_mb_id;
169
170                         /* The subblock size. */
171                         uint64_t sb_size;
172                         /* The number of subblocks per Linux memory block. */
173                         uint32_t sbs_per_mb;
174
175                         /* Summary of all memory block states. */
176                         unsigned long mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT];
177
178                         /*
179                          * One byte state per memory block. Allocated via
180                          * vmalloc(). Resized (alloc+copy+free) on demand.
181                          *
182                          * With 128 MiB memory blocks, we have states for 512
183                          * GiB of memory in one 4 KiB page.
184                          */
185                         uint8_t *mb_states;
186
187                         /*
188                          * Bitmap: one bit per subblock. Allocated similar to
189                          * sbm.mb_states.
190                          *
191                          * A set bit means the corresponding subblock is
192                          * plugged, otherwise it's unblocked.
193                          *
194                          * With 4 MiB subblocks, we manage 128 GiB of memory
195                          * in one 4 KiB page.
196                          */
197                         unsigned long *sb_states;
198                 } sbm;
199
200                 struct {
201                         /* Id of the first big block of this device. */
202                         unsigned long first_bb_id;
203                         /* Id of the last usable big block of this device. */
204                         unsigned long last_usable_bb_id;
205                         /* Id of the next device bock to prepare when needed. */
206                         unsigned long next_bb_id;
207
208                         /* Summary of all big block states. */
209                         unsigned long bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT];
210
211                         /* One byte state per big block. See sbm.mb_states. */
212                         uint8_t *bb_states;
213
214                         /* The block size used for plugging/adding/removing. */
215                         uint64_t bb_size;
216                 } bbm;
217         };
218
219         /*
220          * Mutex that protects the sbm.mb_count, sbm.mb_states,
221          * sbm.sb_states, bbm.bb_count, and bbm.bb_states
222          *
223          * When this lock is held the pointers can't change, ONLINE and
224          * OFFLINE blocks can't change the state and no subblocks will get
225          * plugged/unplugged.
226          */
227         struct mutex hotplug_mutex;
228         bool hotplug_active;
229
230         /* An error occurred we cannot handle - stop processing requests. */
231         bool broken;
232
233         /* The driver is being removed. */
234         spinlock_t removal_lock;
235         bool removing;
236
237         /* Timer for retrying to plug/unplug memory. */
238         struct hrtimer retry_timer;
239         unsigned int retry_timer_ms;
240 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS           50000
241 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS           300000
242
243         /* Memory notifier (online/offline events). */
244         struct notifier_block memory_notifier;
245
246         /* Next device in the list of virtio-mem devices. */
247         struct list_head next;
248 };
249
250 /*
251  * We have to share a single online_page callback among all virtio-mem
252  * devices. We use RCU to iterate the list in the callback.
253  */
254 static DEFINE_MUTEX(virtio_mem_mutex);
255 static LIST_HEAD(virtio_mem_devices);
256
257 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order);
258 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
259                                                   unsigned long nr_pages);
260 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
261                                                    unsigned long nr_pages);
262 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm);
263
264 /*
265  * Register a virtio-mem device so it will be considered for the online_page
266  * callback.
267  */
268 static int register_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
269 {
270         int rc = 0;
271
272         /* First device registers the callback. */
273         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
274         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
275                 rc = set_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
276         if (!rc)
277                 list_add_rcu(&vm->next, &virtio_mem_devices);
278         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
279
280         return rc;
281 }
282
283 /*
284  * Unregister a virtio-mem device so it will no longer be considered for the
285  * online_page callback.
286  */
287 static void unregister_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
288 {
289         /* Last device unregisters the callback. */
290         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
291         list_del_rcu(&vm->next);
292         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
293                 restore_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
294         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
295
296         synchronize_rcu();
297 }
298
299 /*
300  * Calculate the memory block id of a given address.
301  */
302 static unsigned long virtio_mem_phys_to_mb_id(unsigned long addr)
303 {
304         return addr / memory_block_size_bytes();
305 }
306
307 /*
308  * Calculate the physical start address of a given memory block id.
309  */
310 static unsigned long virtio_mem_mb_id_to_phys(unsigned long mb_id)
311 {
312         return mb_id * memory_block_size_bytes();
313 }
314
315 /*
316  * Calculate the big block id of a given address.
317  */
318 static unsigned long virtio_mem_phys_to_bb_id(struct virtio_mem *vm,
319                                               uint64_t addr)
320 {
321         return addr / vm->bbm.bb_size;
322 }
323
324 /*
325  * Calculate the physical start address of a given big block id.
326  */
327 static uint64_t virtio_mem_bb_id_to_phys(struct virtio_mem *vm,
328                                          unsigned long bb_id)
329 {
330         return bb_id * vm->bbm.bb_size;
331 }
332
333 /*
334  * Calculate the subblock id of a given address.
335  */
336 static unsigned long virtio_mem_phys_to_sb_id(struct virtio_mem *vm,
337                                               unsigned long addr)
338 {
339         const unsigned long mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
340         const unsigned long mb_addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
341
342         return (addr - mb_addr) / vm->sbm.sb_size;
343 }
344
345 /*
346  * Set the state of a big block, taking care of the state counter.
347  */
348 static void virtio_mem_bbm_set_bb_state(struct virtio_mem *vm,
349                                         unsigned long bb_id,
350                                         enum virtio_mem_bbm_bb_state state)
351 {
352         const unsigned long idx = bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
353         enum virtio_mem_bbm_bb_state old_state;
354
355         old_state = vm->bbm.bb_states[idx];
356         vm->bbm.bb_states[idx] = state;
357
358         BUG_ON(vm->bbm.bb_count[old_state] == 0);
359         vm->bbm.bb_count[old_state]--;
360         vm->bbm.bb_count[state]++;
361 }
362
363 /*
364  * Get the state of a big block.
365  */
366 static enum virtio_mem_bbm_bb_state virtio_mem_bbm_get_bb_state(struct virtio_mem *vm,
367                                                                 unsigned long bb_id)
368 {
369         return vm->bbm.bb_states[bb_id - vm->bbm.first_bb_id];
370 }
371
372 /*
373  * Prepare the big block state array for the next big block.
374  */
375 static int virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm)
376 {
377         unsigned long old_bytes = vm->bbm.next_bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
378         unsigned long new_bytes = old_bytes + 1;
379         int old_pages = PFN_UP(old_bytes);
380         int new_pages = PFN_UP(new_bytes);
381         uint8_t *new_array;
382
383         if (vm->bbm.bb_states && old_pages == new_pages)
384                 return 0;
385
386         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
387         if (!new_array)
388                 return -ENOMEM;
389
390         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
391         if (vm->bbm.bb_states)
392                 memcpy(new_array, vm->bbm.bb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
393         vfree(vm->bbm.bb_states);
394         vm->bbm.bb_states = new_array;
395         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
396
397         return 0;
398 }
399
400 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb(_vm, _bb_id, _state) \
401         for (_bb_id = vm->bbm.first_bb_id; \
402              _bb_id < vm->bbm.next_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
403              _bb_id++) \
404                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
405
406 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(_vm, _bb_id, _state) \
407         for (_bb_id = vm->bbm.next_bb_id - 1; \
408              _bb_id >= vm->bbm.first_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
409              _bb_id--) \
410                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
411
412 /*
413  * Set the state of a memory block, taking care of the state counter.
414  */
415 static void virtio_mem_sbm_set_mb_state(struct virtio_mem *vm,
416                                         unsigned long mb_id, uint8_t state)
417 {
418         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
419         uint8_t old_state;
420
421         old_state = vm->sbm.mb_states[idx];
422         vm->sbm.mb_states[idx] = state;
423
424         BUG_ON(vm->sbm.mb_count[old_state] == 0);
425         vm->sbm.mb_count[old_state]--;
426         vm->sbm.mb_count[state]++;
427 }
428
429 /*
430  * Get the state of a memory block.
431  */
432 static uint8_t virtio_mem_sbm_get_mb_state(struct virtio_mem *vm,
433                                            unsigned long mb_id)
434 {
435         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
436
437         return vm->sbm.mb_states[idx];
438 }
439
440 /*
441  * Prepare the state array for the next memory block.
442  */
443 static int virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
444 {
445         int old_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id);
446         int new_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id + 1);
447         uint8_t *new_array;
448
449         if (vm->sbm.mb_states && old_pages == new_pages)
450                 return 0;
451
452         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
453         if (!new_array)
454                 return -ENOMEM;
455
456         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
457         if (vm->sbm.mb_states)
458                 memcpy(new_array, vm->sbm.mb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
459         vfree(vm->sbm.mb_states);
460         vm->sbm.mb_states = new_array;
461         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
462
463         return 0;
464 }
465
466 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb(_vm, _mb_id, _state) \
467         for (_mb_id = _vm->sbm.first_mb_id; \
468              _mb_id < _vm->sbm.next_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
469              _mb_id++) \
470                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
471
472 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(_vm, _mb_id, _state) \
473         for (_mb_id = _vm->sbm.next_mb_id - 1; \
474              _mb_id >= _vm->sbm.first_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
475              _mb_id--) \
476                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
477
478 /*
479  * Calculate the bit number in the subblock bitmap for the given subblock
480  * inside the given memory block.
481  */
482 static int virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(struct virtio_mem *vm,
483                                           unsigned long mb_id, int sb_id)
484 {
485         return (mb_id - vm->sbm.first_mb_id) * vm->sbm.sbs_per_mb + sb_id;
486 }
487
488 /*
489  * Mark all selected subblocks plugged.
490  *
491  * Will not modify the state of the memory block.
492  */
493 static void virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
494                                           unsigned long mb_id, int sb_id,
495                                           int count)
496 {
497         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
498
499         __bitmap_set(vm->sbm.sb_states, bit, count);
500 }
501
502 /*
503  * Mark all selected subblocks unplugged.
504  *
505  * Will not modify the state of the memory block.
506  */
507 static void virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
508                                             unsigned long mb_id, int sb_id,
509                                             int count)
510 {
511         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
512
513         __bitmap_clear(vm->sbm.sb_states, bit, count);
514 }
515
516 /*
517  * Test if all selected subblocks are plugged.
518  */
519 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
520                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
521                                            int count)
522 {
523         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
524
525         if (count == 1)
526                 return test_bit(bit, vm->sbm.sb_states);
527
528         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
529         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
530                bit + count;
531 }
532
533 /*
534  * Test if all selected subblocks are unplugged.
535  */
536 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
537                                              unsigned long mb_id, int sb_id,
538                                              int count)
539 {
540         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
541
542         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
543         return find_next_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
544                bit + count;
545 }
546
547 /*
548  * Find the first unplugged subblock. Returns vm->sbm.sbs_per_mb in case there is
549  * none.
550  */
551 static int virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(struct virtio_mem *vm,
552                                             unsigned long mb_id)
553 {
554         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, 0);
555
556         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states,
557                                   bit + vm->sbm.sbs_per_mb, bit) - bit;
558 }
559
560 /*
561  * Prepare the subblock bitmap for the next memory block.
562  */
563 static int virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
564 {
565         const unsigned long old_nb_mb = vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
566         const unsigned long old_nb_bits = old_nb_mb * vm->sbm.sbs_per_mb;
567         const unsigned long new_nb_bits = (old_nb_mb + 1) * vm->sbm.sbs_per_mb;
568         int old_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(old_nb_bits) * sizeof(long));
569         int new_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(new_nb_bits) * sizeof(long));
570         unsigned long *new_bitmap, *old_bitmap;
571
572         if (vm->sbm.sb_states && old_pages == new_pages)
573                 return 0;
574
575         new_bitmap = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
576         if (!new_bitmap)
577                 return -ENOMEM;
578
579         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
580         if (new_bitmap)
581                 memcpy(new_bitmap, vm->sbm.sb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
582
583         old_bitmap = vm->sbm.sb_states;
584         vm->sbm.sb_states = new_bitmap;
585         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
586
587         vfree(old_bitmap);
588         return 0;
589 }
590
591 /*
592  * Test if we could add memory without creating too much offline memory -
593  * to avoid running OOM if memory is getting onlined deferred.
594  */
595 static bool virtio_mem_could_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t size)
596 {
597         if (WARN_ON_ONCE(size > vm->offline_threshold))
598                 return false;
599
600         return atomic64_read(&vm->offline_size) + size <= vm->offline_threshold;
601 }
602
603 /*
604  * Try adding memory to Linux. Will usually only fail if out of memory.
605  *
606  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
607  * onlining code).
608  *
609  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
610  */
611 static int virtio_mem_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
612                                  uint64_t size)
613 {
614         int rc;
615
616         /*
617          * When force-unloading the driver and we still have memory added to
618          * Linux, the resource name has to stay.
619          */
620         if (!vm->resource_name) {
621                 vm->resource_name = kstrdup_const("System RAM (virtio_mem)",
622                                                   GFP_KERNEL);
623                 if (!vm->resource_name)
624                         return -ENOMEM;
625         }
626
627         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "adding memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
628                 addr + size - 1);
629         /* Memory might get onlined immediately. */
630         atomic64_add(size, &vm->offline_size);
631         rc = add_memory_driver_managed(vm->mgid, addr, size, vm->resource_name,
632                                        MHP_MERGE_RESOURCE | MHP_NID_IS_MGID);
633         if (rc) {
634                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
635                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "adding memory failed: %d\n", rc);
636                 /*
637                  * TODO: Linux MM does not properly clean up yet in all cases
638                  * where adding of memory failed - especially on -ENOMEM.
639                  */
640         }
641         return rc;
642 }
643
644 /*
645  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a single Linux memory block.
646  */
647 static int virtio_mem_sbm_add_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
648 {
649         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
650         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
651
652         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
653 }
654
655 /*
656  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a big block.
657  */
658 static int virtio_mem_bbm_add_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
659 {
660         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
661         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
662
663         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
664 }
665
666 /*
667  * Try removing memory from Linux. Will only fail if memory blocks aren't
668  * offline.
669  *
670  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
671  * onlining code).
672  *
673  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
674  */
675 static int virtio_mem_remove_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
676                                     uint64_t size)
677 {
678         int rc;
679
680         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
681                 addr + size - 1);
682         rc = remove_memory(addr, size);
683         if (!rc) {
684                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
685                 /*
686                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
687                  * immediately instead of waiting.
688                  */
689                 virtio_mem_retry(vm);
690         } else {
691                 dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory failed: %d\n", rc);
692         }
693         return rc;
694 }
695
696 /*
697  * See virtio_mem_remove_memory(): Try removing a single Linux memory block.
698  */
699 static int virtio_mem_sbm_remove_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
700 {
701         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
702         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
703
704         return virtio_mem_remove_memory(vm, addr, size);
705 }
706
707 /*
708  * Try offlining and removing memory from Linux.
709  *
710  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
711  * onlining code).
712  *
713  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
714  */
715 static int virtio_mem_offline_and_remove_memory(struct virtio_mem *vm,
716                                                 uint64_t addr,
717                                                 uint64_t size)
718 {
719         int rc;
720
721         dev_dbg(&vm->vdev->dev,
722                 "offlining and removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
723                 addr + size - 1);
724
725         rc = offline_and_remove_memory(addr, size);
726         if (!rc) {
727                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
728                 /*
729                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
730                  * immediately instead of waiting.
731                  */
732                 virtio_mem_retry(vm);
733         } else {
734                 dev_dbg(&vm->vdev->dev,
735                         "offlining and removing memory failed: %d\n", rc);
736         }
737         return rc;
738 }
739
740 /*
741  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try offlining and removing
742  * a single Linux memory block.
743  */
744 static int virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(struct virtio_mem *vm,
745                                                 unsigned long mb_id)
746 {
747         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
748         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
749
750         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
751 }
752
753 /*
754  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try to offline and remove a
755  * all Linux memory blocks covered by the big block.
756  */
757 static int virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(struct virtio_mem *vm,
758                                                 unsigned long bb_id)
759 {
760         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
761         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
762
763         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
764 }
765
766 /*
767  * Trigger the workqueue so the device can perform its magic.
768  */
769 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm)
770 {
771         unsigned long flags;
772
773         spin_lock_irqsave(&vm->removal_lock, flags);
774         if (!vm->removing)
775                 queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
776         spin_unlock_irqrestore(&vm->removal_lock, flags);
777 }
778
779 static int virtio_mem_translate_node_id(struct virtio_mem *vm, uint16_t node_id)
780 {
781         int node = NUMA_NO_NODE;
782
783 #if defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
784         if (virtio_has_feature(vm->vdev, VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM))
785                 node = pxm_to_node(node_id);
786 #endif
787         return node;
788 }
789
790 /*
791  * Test if a virtio-mem device overlaps with the given range. Can be called
792  * from (notifier) callbacks lockless.
793  */
794 static bool virtio_mem_overlaps_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
795                                       uint64_t size)
796 {
797         return start < vm->addr + vm->region_size && vm->addr < start + size;
798 }
799
800 /*
801  * Test if a virtio-mem device contains a given range. Can be called from
802  * (notifier) callbacks lockless.
803  */
804 static bool virtio_mem_contains_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
805                                       uint64_t size)
806 {
807         return start >= vm->addr && start + size <= vm->addr + vm->region_size;
808 }
809
810 static int virtio_mem_sbm_notify_going_online(struct virtio_mem *vm,
811                                               unsigned long mb_id)
812 {
813         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
814         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
815         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
816                 return NOTIFY_OK;
817         default:
818                 break;
819         }
820         dev_warn_ratelimited(&vm->vdev->dev,
821                              "memory block onlining denied\n");
822         return NOTIFY_BAD;
823 }
824
825 static void virtio_mem_sbm_notify_offline(struct virtio_mem *vm,
826                                           unsigned long mb_id)
827 {
828         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
829         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
830         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
831                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
832                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
833                 break;
834         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
835         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
836                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
837                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
838                 break;
839         default:
840                 BUG();
841                 break;
842         }
843 }
844
845 static void virtio_mem_sbm_notify_online(struct virtio_mem *vm,
846                                          unsigned long mb_id,
847                                          unsigned long start_pfn)
848 {
849         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(start_pfn)) ==
850                                 ZONE_MOVABLE;
851         int new_state;
852
853         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
854         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
855                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL;
856                 if (is_movable)
857                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL;
858                 break;
859         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
860                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL;
861                 if (is_movable)
862                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE;
863                 break;
864         default:
865                 BUG();
866                 break;
867         }
868         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
869 }
870
871 static void virtio_mem_sbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
872                                                 unsigned long mb_id)
873 {
874         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
875         unsigned long pfn;
876         int sb_id;
877
878         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
879                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
880                         continue;
881                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
882                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
883                 virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
884         }
885 }
886
887 static void virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
888                                                  unsigned long mb_id)
889 {
890         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
891         unsigned long pfn;
892         int sb_id;
893
894         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
895                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
896                         continue;
897                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
898                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
899                 virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
900         }
901 }
902
903 static void virtio_mem_bbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
904                                                 unsigned long bb_id,
905                                                 unsigned long pfn,
906                                                 unsigned long nr_pages)
907 {
908         /*
909          * When marked as "fake-offline", all online memory of this device block
910          * is allocated by us. Otherwise, we don't have any memory allocated.
911          */
912         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
913             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
914                 return;
915         virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
916 }
917
918 static void virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
919                                                  unsigned long bb_id,
920                                                  unsigned long pfn,
921                                                  unsigned long nr_pages)
922 {
923         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
924             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
925                 return;
926         virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
927 }
928
929 /*
930  * This callback will either be called synchronously from add_memory() or
931  * asynchronously (e.g., triggered via user space). We have to be careful
932  * with locking when calling add_memory().
933  */
934 static int virtio_mem_memory_notifier_cb(struct notifier_block *nb,
935                                          unsigned long action, void *arg)
936 {
937         struct virtio_mem *vm = container_of(nb, struct virtio_mem,
938                                              memory_notifier);
939         struct memory_notify *mhp = arg;
940         const unsigned long start = PFN_PHYS(mhp->start_pfn);
941         const unsigned long size = PFN_PHYS(mhp->nr_pages);
942         int rc = NOTIFY_OK;
943         unsigned long id;
944
945         if (!virtio_mem_overlaps_range(vm, start, size))
946                 return NOTIFY_DONE;
947
948         if (vm->in_sbm) {
949                 id = virtio_mem_phys_to_mb_id(start);
950                 /*
951                  * In SBM, we add memory in separate memory blocks - we expect
952                  * it to be onlined/offlined in the same granularity. Bail out
953                  * if this ever changes.
954                  */
955                 if (WARN_ON_ONCE(size != memory_block_size_bytes() ||
956                                  !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes())))
957                         return NOTIFY_BAD;
958         } else {
959                 id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start);
960                 /*
961                  * In BBM, we only care about onlining/offlining happening
962                  * within a single big block, we don't care about the
963                  * actual granularity as we don't track individual Linux
964                  * memory blocks.
965                  */
966                 if (WARN_ON_ONCE(id != virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start + size - 1)))
967                         return NOTIFY_BAD;
968         }
969
970         /*
971          * Avoid circular locking lockdep warnings. We lock the mutex
972          * e.g., in MEM_GOING_ONLINE and unlock it in MEM_ONLINE. The
973          * blocking_notifier_call_chain() has it's own lock, which gets unlocked
974          * between both notifier calls and will bail out. False positive.
975          */
976         lockdep_off();
977
978         switch (action) {
979         case MEM_GOING_OFFLINE:
980                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
981                 if (vm->removing) {
982                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
983                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
984                         break;
985                 }
986                 vm->hotplug_active = true;
987                 if (vm->in_sbm)
988                         virtio_mem_sbm_notify_going_offline(vm, id);
989                 else
990                         virtio_mem_bbm_notify_going_offline(vm, id,
991                                                             mhp->start_pfn,
992                                                             mhp->nr_pages);
993                 break;
994         case MEM_GOING_ONLINE:
995                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
996                 if (vm->removing) {
997                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
998                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
999                         break;
1000                 }
1001                 vm->hotplug_active = true;
1002                 if (vm->in_sbm)
1003                         rc = virtio_mem_sbm_notify_going_online(vm, id);
1004                 break;
1005         case MEM_OFFLINE:
1006                 if (vm->in_sbm)
1007                         virtio_mem_sbm_notify_offline(vm, id);
1008
1009                 atomic64_add(size, &vm->offline_size);
1010                 /*
1011                  * Trigger the workqueue. Now that we have some offline memory,
1012                  * maybe we can handle pending unplug requests.
1013                  */
1014                 if (!unplug_online)
1015                         virtio_mem_retry(vm);
1016
1017                 vm->hotplug_active = false;
1018                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1019                 break;
1020         case MEM_ONLINE:
1021                 if (vm->in_sbm)
1022                         virtio_mem_sbm_notify_online(vm, id, mhp->start_pfn);
1023
1024                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
1025                 /*
1026                  * Start adding more memory once we onlined half of our
1027                  * threshold. Don't trigger if it's possibly due to our actipn
1028                  * (e.g., us adding memory which gets onlined immediately from
1029                  * the core).
1030                  */
1031                 if (!atomic_read(&vm->wq_active) &&
1032                     virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->offline_threshold / 2))
1033                         virtio_mem_retry(vm);
1034
1035                 vm->hotplug_active = false;
1036                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1037                 break;
1038         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1039                 if (!vm->hotplug_active)
1040                         break;
1041                 if (vm->in_sbm)
1042                         virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(vm, id);
1043                 else
1044                         virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(vm, id,
1045                                                              mhp->start_pfn,
1046                                                              mhp->nr_pages);
1047                 vm->hotplug_active = false;
1048                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1049                 break;
1050         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1051                 if (!vm->hotplug_active)
1052                         break;
1053                 vm->hotplug_active = false;
1054                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1055                 break;
1056         default:
1057                 break;
1058         }
1059
1060         lockdep_on();
1061
1062         return rc;
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Set a range of pages PG_offline. Remember pages that were never onlined
1067  * (via generic_online_page()) using PageDirty().
1068  */
1069 static void virtio_mem_set_fake_offline(unsigned long pfn,
1070                                         unsigned long nr_pages, bool onlined)
1071 {
1072         page_offline_begin();
1073         for (; nr_pages--; pfn++) {
1074                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1075
1076                 __SetPageOffline(page);
1077                 if (!onlined) {
1078                         SetPageDirty(page);
1079                         /* FIXME: remove after cleanups */
1080                         ClearPageReserved(page);
1081                 }
1082         }
1083         page_offline_end();
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Clear PG_offline from a range of pages. If the pages were never onlined,
1088  * (via generic_online_page()), clear PageDirty().
1089  */
1090 static void virtio_mem_clear_fake_offline(unsigned long pfn,
1091                                           unsigned long nr_pages, bool onlined)
1092 {
1093         for (; nr_pages--; pfn++) {
1094                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1095
1096                 __ClearPageOffline(page);
1097                 if (!onlined)
1098                         ClearPageDirty(page);
1099         }
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Release a range of fake-offline pages to the buddy, effectively
1104  * fake-onlining them.
1105  */
1106 static void virtio_mem_fake_online(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1107 {
1108         const unsigned long max_nr_pages = MAX_ORDER_NR_PAGES;
1109         unsigned long i;
1110
1111         /*
1112          * We are always called at least with MAX_ORDER_NR_PAGES
1113          * granularity/alignment (e.g., the way subblocks work). All pages
1114          * inside such a block are alike.
1115          */
1116         for (i = 0; i < nr_pages; i += max_nr_pages) {
1117                 struct page *page = pfn_to_page(pfn + i);
1118
1119                 /*
1120                  * If the page is PageDirty(), it was kept fake-offline when
1121                  * onlining the memory block. Otherwise, it was allocated
1122                  * using alloc_contig_range(). All pages in a subblock are
1123                  * alike.
1124                  */
1125                 if (PageDirty(page)) {
1126                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1127                                                       false);
1128                         generic_online_page(page, MAX_ORDER - 1);
1129                 } else {
1130                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1131                                                       true);
1132                         free_contig_range(pfn + i, max_nr_pages);
1133                         adjust_managed_page_count(page, max_nr_pages);
1134                 }
1135         }
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Try to allocate a range, marking pages fake-offline, effectively
1140  * fake-offlining them.
1141  */
1142 static int virtio_mem_fake_offline(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1143 {
1144         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(pfn)) ==
1145                                 ZONE_MOVABLE;
1146         int rc, retry_count;
1147
1148         /*
1149          * TODO: We want an alloc_contig_range() mode that tries to allocate
1150          * harder (e.g., dealing with temporarily pinned pages, PCP), especially
1151          * with ZONE_MOVABLE. So for now, retry a couple of times with
1152          * ZONE_MOVABLE before giving up - because that zone is supposed to give
1153          * some guarantees.
1154          */
1155         for (retry_count = 0; retry_count < 5; retry_count++) {
1156                 rc = alloc_contig_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE,
1157                                         GFP_KERNEL);
1158                 if (rc == -ENOMEM)
1159                         /* whoops, out of memory */
1160                         return rc;
1161                 else if (rc && !is_movable)
1162                         break;
1163                 else if (rc)
1164                         continue;
1165
1166                 virtio_mem_set_fake_offline(pfn, nr_pages, true);
1167                 adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1168                 return 0;
1169         }
1170
1171         return -EBUSY;
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Handle fake-offline pages when memory is going offline - such that the
1176  * pages can be skipped by mm-core when offlining.
1177  */
1178 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
1179                                                   unsigned long nr_pages)
1180 {
1181         struct page *page;
1182         unsigned long i;
1183
1184         /*
1185          * Drop our reference to the pages so the memory can get offlined
1186          * and add the unplugged pages to the managed page counters (so
1187          * offlining code can correctly subtract them again).
1188          */
1189         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), nr_pages);
1190         /* Drop our reference to the pages so the memory can get offlined. */
1191         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1192                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1193                 if (WARN_ON(!page_ref_dec_and_test(page)))
1194                         dump_page(page, "fake-offline page referenced");
1195         }
1196 }
1197
1198 /*
1199  * Handle fake-offline pages when memory offlining is canceled - to undo
1200  * what we did in virtio_mem_fake_offline_going_offline().
1201  */
1202 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
1203                                                    unsigned long nr_pages)
1204 {
1205         unsigned long i;
1206
1207         /*
1208          * Get the reference we dropped when going offline and subtract the
1209          * unplugged pages from the managed page counters.
1210          */
1211         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1212         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1213                 page_ref_inc(pfn_to_page(pfn + i));
1214 }
1215
1216 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order)
1217 {
1218         const unsigned long addr = page_to_phys(page);
1219         unsigned long id, sb_id;
1220         struct virtio_mem *vm;
1221         bool do_online;
1222
1223         rcu_read_lock();
1224         list_for_each_entry_rcu(vm, &virtio_mem_devices, next) {
1225                 if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PFN_PHYS(1 << order)))
1226                         continue;
1227
1228                 if (vm->in_sbm) {
1229                         /*
1230                          * We exploit here that subblocks have at least
1231                          * MAX_ORDER_NR_PAGES size/alignment - so we cannot
1232                          * cross subblocks within one call.
1233                          */
1234                         id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
1235                         sb_id = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, addr);
1236                         do_online = virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id,
1237                                                                    sb_id, 1);
1238                 } else {
1239                         /*
1240                          * If the whole block is marked fake offline, keep
1241                          * everything that way.
1242                          */
1243                         id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
1244                         do_online = virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, id) !=
1245                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE;
1246                 }
1247
1248                 /*
1249                  * virtio_mem_set_fake_offline() might sleep, we don't need
1250                  * the device anymore. See virtio_mem_remove() how races
1251                  * between memory onlining and device removal are handled.
1252                  */
1253                 rcu_read_unlock();
1254
1255                 if (do_online)
1256                         generic_online_page(page, order);
1257                 else
1258                         virtio_mem_set_fake_offline(PFN_DOWN(addr), 1 << order,
1259                                                     false);
1260                 return;
1261         }
1262         rcu_read_unlock();
1263
1264         /* not virtio-mem memory, but e.g., a DIMM. online it */
1265         generic_online_page(page, order);
1266 }
1267
1268 static uint64_t virtio_mem_send_request(struct virtio_mem *vm,
1269                                         const struct virtio_mem_req *req)
1270 {
1271         struct scatterlist *sgs[2], sg_req, sg_resp;
1272         unsigned int len;
1273         int rc;
1274
1275         /* don't use the request residing on the stack (vaddr) */
1276         vm->req = *req;
1277
1278         /* out: buffer for request */
1279         sg_init_one(&sg_req, &vm->req, sizeof(vm->req));
1280         sgs[0] = &sg_req;
1281
1282         /* in: buffer for response */
1283         sg_init_one(&sg_resp, &vm->resp, sizeof(vm->resp));
1284         sgs[1] = &sg_resp;
1285
1286         rc = virtqueue_add_sgs(vm->vq, sgs, 1, 1, vm, GFP_KERNEL);
1287         if (rc < 0)
1288                 return rc;
1289
1290         virtqueue_kick(vm->vq);
1291
1292         /* wait for a response */
1293         wait_event(vm->host_resp, virtqueue_get_buf(vm->vq, &len));
1294
1295         return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.type);
1296 }
1297
1298 static int virtio_mem_send_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1299                                         uint64_t size)
1300 {
1301         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1302         const struct virtio_mem_req req = {
1303                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_PLUG),
1304                 .u.plug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1305                 .u.plug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1306         };
1307         int rc = -ENOMEM;
1308
1309         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1310                 return -EAGAIN;
1311
1312         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1313                 addr + size - 1);
1314
1315         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1316         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1317                 vm->plugged_size += size;
1318                 return 0;
1319         case VIRTIO_MEM_RESP_NACK:
1320                 rc = -EAGAIN;
1321                 break;
1322         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1323                 rc = -ETXTBSY;
1324                 break;
1325         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1326                 rc = -EINVAL;
1327                 break;
1328         default:
1329                 break;
1330         }
1331
1332         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory failed: %d\n", rc);
1333         return rc;
1334 }
1335
1336 static int virtio_mem_send_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1337                                           uint64_t size)
1338 {
1339         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1340         const struct virtio_mem_req req = {
1341                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG),
1342                 .u.unplug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1343                 .u.unplug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1344         };
1345         int rc = -ENOMEM;
1346
1347         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1348                 return -EAGAIN;
1349
1350         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1351                 addr + size - 1);
1352
1353         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1354         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1355                 vm->plugged_size -= size;
1356                 return 0;
1357         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1358                 rc = -ETXTBSY;
1359                 break;
1360         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1361                 rc = -EINVAL;
1362                 break;
1363         default:
1364                 break;
1365         }
1366
1367         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory failed: %d\n", rc);
1368         return rc;
1369 }
1370
1371 static int virtio_mem_send_unplug_all_request(struct virtio_mem *vm)
1372 {
1373         const struct virtio_mem_req req = {
1374                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG_ALL),
1375         };
1376         int rc = -ENOMEM;
1377
1378         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory");
1379
1380         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1381         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1382                 vm->unplug_all_required = false;
1383                 vm->plugged_size = 0;
1384                 /* usable region might have shrunk */
1385                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
1386                 return 0;
1387         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1388                 rc = -ETXTBSY;
1389                 break;
1390         default:
1391                 break;
1392         }
1393
1394         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory failed: %d\n", rc);
1395         return rc;
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Plug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1400  * of the memory block.
1401  */
1402 static int virtio_mem_sbm_plug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1403                                   int sb_id, int count)
1404 {
1405         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1406                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1407         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1408         int rc;
1409
1410         rc = virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1411         if (!rc)
1412                 virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1413         return rc;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Unplug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1418  * of the memory block.
1419  */
1420 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1421                                     int sb_id, int count)
1422 {
1423         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1424                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1425         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1426         int rc;
1427
1428         rc = virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1429         if (!rc)
1430                 virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1431         return rc;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Request to unplug a big block.
1436  *
1437  * Will not modify the state of the big block.
1438  */
1439 static int virtio_mem_bbm_unplug_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_unplug_request(vm, addr, size);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Request to plug a big block.
1449  *
1450  * Will not modify the state of the big block.
1451  */
1452 static int virtio_mem_bbm_plug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1453 {
1454         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1455         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1456
1457         return virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a offline or not-added
1462  * memory block. Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of
1463  * skipping it).
1464  *
1465  * Will not modify the state of the memory block.
1466  *
1467  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1468  */
1469 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(struct virtio_mem *vm,
1470                                             unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1471 {
1472         int sb_id, count;
1473         int rc;
1474
1475         sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1;
1476         while (*nb_sb) {
1477                 /* Find the next candidate subblock */
1478                 while (sb_id >= 0 &&
1479                        virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1480                         sb_id--;
1481                 if (sb_id < 0)
1482                         break;
1483                 /* Try to unplug multiple subblocks at a time */
1484                 count = 1;
1485                 while (count < *nb_sb && sb_id > 0 &&
1486                        virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id - 1, 1)) {
1487                         count++;
1488                         sb_id--;
1489                 }
1490
1491                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1492                 if (rc)
1493                         return rc;
1494                 *nb_sb -= count;
1495                 sb_id--;
1496         }
1497
1498         return 0;
1499 }
1500
1501 /*
1502  * Unplug all plugged subblocks of an offline or not-added memory block.
1503  *
1504  * Will not modify the state of the memory block.
1505  *
1506  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1507  */
1508 static int virtio_mem_sbm_unplug_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
1509 {
1510         uint64_t nb_sb = vm->sbm.sbs_per_mb;
1511
1512         return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, &nb_sb);
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Prepare tracking data for the next memory block.
1517  */
1518 static int virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm,
1519                                           unsigned long *mb_id)
1520 {
1521         int rc;
1522
1523         if (vm->sbm.next_mb_id > vm->sbm.last_usable_mb_id)
1524                 return -ENOSPC;
1525
1526         /* Resize the state array if required. */
1527         rc = virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(vm);
1528         if (rc)
1529                 return rc;
1530
1531         /* Resize the subblock bitmap if required. */
1532         rc = virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(vm);
1533         if (rc)
1534                 return rc;
1535
1536         vm->sbm.mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED]++;
1537         *mb_id = vm->sbm.next_mb_id++;
1538         return 0;
1539 }
1540
1541 /*
1542  * Try to plug the desired number of subblocks and add the memory block
1543  * to Linux.
1544  *
1545  * Will modify the state of the memory block.
1546  */
1547 static int virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(struct virtio_mem *vm,
1548                                           unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1549 {
1550         const int count = min_t(int, *nb_sb, vm->sbm.sbs_per_mb);
1551         int rc;
1552
1553         if (WARN_ON_ONCE(!count))
1554                 return -EINVAL;
1555
1556         /*
1557          * Plug the requested number of subblocks before adding it to linux,
1558          * so that onlining will directly online all plugged subblocks.
1559          */
1560         rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, 0, count);
1561         if (rc)
1562                 return rc;
1563
1564         /*
1565          * Mark the block properly offline before adding it to Linux,
1566          * so the memory notifiers will find the block in the right state.
1567          */
1568         if (count == vm->sbm.sbs_per_mb)
1569                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1570                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1571         else
1572                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1573                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1574
1575         /* Add the memory block to linux - if that fails, try to unplug. */
1576         rc = virtio_mem_sbm_add_mb(vm, mb_id);
1577         if (rc) {
1578                 int new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED;
1579
1580                 if (virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, 0, count))
1581                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED;
1582                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
1583                 return rc;
1584         }
1585
1586         *nb_sb -= count;
1587         return 0;
1588 }
1589
1590 /*
1591  * Try to plug the desired number of subblocks of a memory block that
1592  * is already added to Linux.
1593  *
1594  * Will modify the state of the memory block.
1595  *
1596  * Note: Can fail after some subblocks were successfully plugged.
1597  */
1598 static int virtio_mem_sbm_plug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1599                                       unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1600 {
1601         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1602         unsigned long pfn, nr_pages;
1603         int sb_id, count;
1604         int rc;
1605
1606         if (WARN_ON_ONCE(!*nb_sb))
1607                 return -EINVAL;
1608
1609         while (*nb_sb) {
1610                 sb_id = virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(vm, mb_id);
1611                 if (sb_id >= vm->sbm.sbs_per_mb)
1612                         break;
1613                 count = 1;
1614                 while (count < *nb_sb &&
1615                        sb_id + count < vm->sbm.sbs_per_mb &&
1616                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id + count, 1))
1617                         count++;
1618
1619                 rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1620                 if (rc)
1621                         return rc;
1622                 *nb_sb -= count;
1623                 if (old_state == VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL)
1624                         continue;
1625
1626                 /* fake-online the pages if the memory block is online */
1627                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1628                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
1629                 nr_pages = PFN_DOWN(count * vm->sbm.sb_size);
1630                 virtio_mem_fake_online(pfn, nr_pages);
1631         }
1632
1633         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1634                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, old_state - 1);
1635
1636         return 0;
1637 }
1638
1639 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1640 {
1641         const int mb_states[] = {
1642                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1643                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1644                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1645         };
1646         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1647         unsigned long mb_id;
1648         int rc, i;
1649
1650         if (!nb_sb)
1651                 return 0;
1652
1653         /* Don't race with onlining/offlining */
1654         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1655
1656         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
1657                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, mb_states[i]) {
1658                         rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1659                         if (rc || !nb_sb)
1660                                 goto out_unlock;
1661                         cond_resched();
1662                 }
1663         }
1664
1665         /*
1666          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1667          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1668          */
1669         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1670
1671         /* Try to plug and add unused blocks */
1672         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1673                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1674                         return -ENOSPC;
1675
1676                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1677                 if (rc || !nb_sb)
1678                         return rc;
1679                 cond_resched();
1680         }
1681
1682         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1683         while (nb_sb) {
1684                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1685                         return -ENOSPC;
1686
1687                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1688                 if (rc)
1689                         return rc;
1690                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1691                 if (rc)
1692                         return rc;
1693                 cond_resched();
1694         }
1695
1696         return 0;
1697 out_unlock:
1698         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1699         return rc;
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Plug a big block and add it to Linux.
1704  *
1705  * Will modify the state of the big block.
1706  */
1707 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1708                                           unsigned long bb_id)
1709 {
1710         int rc;
1711
1712         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1713                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1714                 return -EINVAL;
1715
1716         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1717         if (rc)
1718                 return rc;
1719         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1720
1721         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1722         if (rc) {
1723                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1724                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1725                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1726                 else
1727                         /* Retry from the main loop. */
1728                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1729                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1730                 return rc;
1731         }
1732         return 0;
1733 }
1734
1735 /*
1736  * Prepare tracking data for the next big block.
1737  */
1738 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1739                                           unsigned long *bb_id)
1740 {
1741         int rc;
1742
1743         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1744                 return -ENOSPC;
1745
1746         /* Resize the big block state array if required. */
1747         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1748         if (rc)
1749                 return rc;
1750
1751         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1752         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1753         vm->bbm.next_bb_id++;
1754         return 0;
1755 }
1756
1757 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1758 {
1759         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1760         unsigned long bb_id;
1761         int rc;
1762
1763         if (!nb_bb)
1764                 return 0;
1765
1766         /* Try to plug and add unused big blocks */
1767         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1768                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1769                         return -ENOSPC;
1770
1771                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1772                 if (!rc)
1773                         nb_bb--;
1774                 if (rc || !nb_bb)
1775                         return rc;
1776                 cond_resched();
1777         }
1778
1779         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1780         while (nb_bb) {
1781                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1782                         return -ENOSPC;
1783
1784                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1785                 if (rc)
1786                         return rc;
1787                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1788                 if (!rc)
1789                         nb_bb--;
1790                 if (rc)
1791                         return rc;
1792                 cond_resched();
1793         }
1794
1795         return 0;
1796 }
1797
1798 /*
1799  * Try to plug the requested amount of memory.
1800  */
1801 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1802 {
1803         if (vm->in_sbm)
1804                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1805         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1810  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1811  *
1812  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1813  * hotplug_mutex.
1814  *
1815  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1816  */
1817 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1818                                                 unsigned long mb_id,
1819                                                 uint64_t *nb_sb)
1820 {
1821         int rc;
1822
1823         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, nb_sb);
1824
1825         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1826         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1827                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1828                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1829         if (rc)
1830                 return rc;
1831
1832         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1833                 /*
1834                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1835                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1836                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1837                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1838                  */
1839                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1840                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1841
1842                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1843                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1844                 BUG_ON(rc);
1845                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1846         }
1847         return 0;
1848 }
1849
1850 /*
1851  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1852  *
1853  * Will modify the state of the memory block.
1854  */
1855 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1856                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1857                                            int count)
1858 {
1859         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1860         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1861         unsigned long start_pfn;
1862         int rc;
1863
1864         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1865                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1866
1867         rc = virtio_mem_fake_offline(start_pfn, nr_pages);
1868         if (rc)
1869                 return rc;
1870
1871         /* Try to unplug the allocated memory */
1872         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1873         if (rc) {
1874                 /* Return the memory to the buddy. */
1875                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1876                 return rc;
1877         }
1878
1879         switch (old_state) {
1880         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1881                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1882                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL);
1883                 break;
1884         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1885                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1886                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL);
1887                 break;
1888         }
1889
1890         return 0;
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1895  * Will skip subblock that are busy.
1896  *
1897  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1898  * hotplug_mutex.
1899  *
1900  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1901  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1902  */
1903 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1904                                                unsigned long mb_id,
1905                                                uint64_t *nb_sb)
1906 {
1907         int rc, sb_id;
1908
1909         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
1910         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
1911             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1912                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
1913                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
1914                 if (!rc) {
1915                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
1916                         goto unplugged;
1917                 } else if (rc != -EBUSY)
1918                         return rc;
1919         }
1920
1921         /* Fallback to single subblocks. */
1922         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
1923                 /* Find the next candidate subblock */
1924                 while (sb_id >= 0 &&
1925                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1926                         sb_id--;
1927                 if (sb_id < 0)
1928                         break;
1929
1930                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
1931                 if (rc == -EBUSY)
1932                         continue;
1933                 else if (rc)
1934                         return rc;
1935                 *nb_sb -= 1;
1936         }
1937
1938 unplugged:
1939         /*
1940          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
1941          * remove it. This will usually not fail, as no memory is in use
1942          * anymore - however some other notifiers might NACK the request.
1943          */
1944         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1945                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1946                 rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
1947                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1948                 if (!rc)
1949                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1950                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1951         }
1952
1953         return 0;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a memory block that is
1958  * already added to Linux. Will skip subblock of online memory blocks that are
1959  * busy (by the OS). Will fail if any subblock that's not busy cannot get
1960  * unplugged.
1961  *
1962  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1963  * hotplug_mutex.
1964  *
1965  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1966  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1967  */
1968 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1969                                         unsigned long mb_id,
1970                                         uint64_t *nb_sb)
1971 {
1972         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1973
1974         switch (old_state) {
1975         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
1976         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1977         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
1978         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1979                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, nb_sb);
1980         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
1981         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
1982                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, nb_sb);
1983         }
1984         return -EINVAL;
1985 }
1986
1987 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1988 {
1989         const int mb_states[] = {
1990                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1991                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
1992                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1993                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1994                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
1995                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
1996         };
1997         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1998         unsigned long mb_id;
1999         int rc, i;
2000
2001         if (!nb_sb)
2002                 return 0;
2003
2004         /*
2005          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
2006          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
2007          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
2008          */
2009         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2010
2011         /*
2012          * We try unplug from partially plugged blocks first, to try removing
2013          * whole memory blocks along with metadata. We prioritize ZONE_MOVABLE
2014          * as it's more reliable to unplug memory and remove whole memory
2015          * blocks, and we don't want to trigger a zone imbalances by
2016          * accidentially removing too much kernel memory.
2017          */
2018         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
2019                 virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, mb_states[i]) {
2020                         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
2021                         if (rc || !nb_sb)
2022                                 goto out_unlock;
2023                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2024                         cond_resched();
2025                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2026                 }
2027                 if (!unplug_online && i == 1) {
2028                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2029                         return 0;
2030                 }
2031         }
2032
2033         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2034         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
2035 out_unlock:
2036         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2037         return rc;
2038 }
2039
2040 /*
2041  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2042  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2043  *
2044  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2045  * hotplug_mutex.
2046  */
2047 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2048                                                        unsigned long bb_id)
2049 {
2050         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2051         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2052         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2053         unsigned long pfn;
2054         struct page *page;
2055         int rc;
2056
2057         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2058                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2059                 return -EINVAL;
2060
2061         if (bbm_safe_unplug) {
2062                 /*
2063                  * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2064                  * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2065                  * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2066                  * onlining/offlining until we have a consistent state.
2067                  */
2068                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2069                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2070                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2071
2072                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2073                         page = pfn_to_online_page(pfn);
2074                         if (!page)
2075                                 continue;
2076
2077                         rc = virtio_mem_fake_offline(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2078                         if (rc) {
2079                                 end_pfn = pfn;
2080                                 goto rollback_safe_unplug;
2081                         }
2082                 }
2083                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2084         }
2085
2086         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2087         if (rc) {
2088                 if (bbm_safe_unplug) {
2089                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2090                         goto rollback_safe_unplug;
2091                 }
2092                 return rc;
2093         }
2094
2095         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2096         if (rc)
2097                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2098                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2099         else
2100                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2101                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2102         return rc;
2103
2104 rollback_safe_unplug:
2105         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2106                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2107                 if (!page)
2108                         continue;
2109                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2110         }
2111         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2112         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2113         return rc;
2114 }
2115
2116 /*
2117  * Test if a big block is completely offline.
2118  */
2119 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2120                                          unsigned long bb_id)
2121 {
2122         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2123         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2124         unsigned long pfn;
2125
2126         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2127              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2128                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2129                         return false;
2130         }
2131
2132         return true;
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Test if a big block is completely onlined to ZONE_MOVABLE (or offline).
2137  */
2138 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_movable(struct virtio_mem *vm,
2139                                          unsigned long bb_id)
2140 {
2141         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2142         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2143         struct page *page;
2144         unsigned long pfn;
2145
2146         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2147              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2148                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2149                 if (!page)
2150                         continue;
2151                 if (page_zonenum(page) != ZONE_MOVABLE)
2152                         return false;
2153         }
2154
2155         return true;
2156 }
2157
2158 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2159 {
2160         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2161         uint64_t bb_id;
2162         int rc, i;
2163
2164         if (!nb_bb)
2165                 return 0;
2166
2167         /*
2168          * Try to unplug big blocks. Similar to SBM, start with offline
2169          * big blocks.
2170          */
2171         for (i = 0; i < 3; i++) {
2172                 virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2173                         cond_resched();
2174
2175                         /*
2176                          * As we're holding no locks, these checks are racy,
2177                          * but we don't care.
2178                          */
2179                         if (i == 0 && !virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2180                                 continue;
2181                         if (i == 1 && !virtio_mem_bbm_bb_is_movable(vm, bb_id))
2182                                 continue;
2183                         rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2184                         if (rc == -EBUSY)
2185                                 continue;
2186                         if (!rc)
2187                                 nb_bb--;
2188                         if (rc || !nb_bb)
2189                                 return rc;
2190                 }
2191                 if (i == 0 && !unplug_online)
2192                         return 0;
2193         }
2194
2195         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2196 }
2197
2198 /*
2199  * Try to unplug the requested amount of memory.
2200  */
2201 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2202 {
2203         if (vm->in_sbm)
2204                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2205         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2210  * because the hypervisor was busy.
2211  */
2212 static int virtio_mem_unplug_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2213 {
2214         unsigned long id;
2215         int rc;
2216
2217         if (!vm->in_sbm) {
2218                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2219                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2220                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2221                         if (rc)
2222                                 return rc;
2223                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2224                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2225                 }
2226                 return 0;
2227         }
2228
2229         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2230                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2231                 if (rc)
2232                         return rc;
2233                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2234                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2235         }
2236
2237         return 0;
2238 }
2239
2240 /*
2241  * Update all parts of the config that could have changed.
2242  */
2243 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2244 {
2245         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2246         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2247
2248         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2249         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2250                         &new_plugged_size);
2251         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2252                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2253
2254         /* calculate the last usable memory block id */
2255         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2256                         usable_region_size, &usable_region_size);
2257         end_addr = min(vm->addr + usable_region_size - 1,
2258                        pluggable_range.end);
2259
2260         if (vm->in_sbm) {
2261                 vm->sbm.last_usable_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr);
2262                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, memory_block_size_bytes()))
2263                         vm->sbm.last_usable_mb_id--;
2264         } else {
2265                 vm->bbm.last_usable_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm,
2266                                                                      end_addr);
2267                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, vm->bbm.bb_size))
2268                         vm->bbm.last_usable_bb_id--;
2269         }
2270         /*
2271          * If we cannot plug any of our device memory (e.g., nothing in the
2272          * usable region is addressable), the last usable memory block id will
2273          * be smaller than the first usable memory block id. We'll stop
2274          * attempting to add memory with -ENOSPC from our main loop.
2275          */
2276
2277         /* see if there is a request to change the size */
2278         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2279                         &vm->requested_size);
2280
2281         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2282         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2283 }
2284
2285 /*
2286  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2287  */
2288 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2289 {
2290         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2291         uint64_t diff;
2292         int rc;
2293
2294         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2295
2296         if (vm->broken)
2297                 return;
2298
2299         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2300 retry:
2301         rc = 0;
2302
2303         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2304         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2305                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2306
2307         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2308                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2309                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2310         }
2311
2312         /* Unplug any leftovers from previous runs */
2313         if (!rc)
2314                 rc = virtio_mem_unplug_pending_mb(vm);
2315
2316         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2317                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2318                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2319                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2320                 } else {
2321                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2322                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2323                 }
2324         }
2325
2326         switch (rc) {
2327         case 0:
2328                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2329                 break;
2330         case -ENOSPC:
2331                 /*
2332                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2333                  * or we have too many offline memory blocks.
2334                  */
2335                 break;
2336         case -ETXTBSY:
2337                 /*
2338                  * The hypervisor cannot process our request right now
2339                  * (e.g., out of memory, migrating);
2340                  */
2341         case -EBUSY:
2342                 /*
2343                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2344                  * is busy).
2345                  */
2346         case -ENOMEM:
2347                 /* Out of memory, try again later. */
2348                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2349                               HRTIMER_MODE_REL);
2350                 break;
2351         case -EAGAIN:
2352                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2353                 goto retry;
2354         default:
2355                 /* Unknown error, mark as broken */
2356                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2357                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2358                 vm->broken = true;
2359         }
2360
2361         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2362 }
2363
2364 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2365 {
2366         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2367                                              retry_timer);
2368
2369         virtio_mem_retry(vm);
2370         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2371                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2372         return HRTIMER_NORESTART;
2373 }
2374
2375 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2376 {
2377         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2378
2379         wake_up(&vm->host_resp);
2380 }
2381
2382 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2383 {
2384         struct virtqueue *vq;
2385
2386         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2387                                    "guest-request");
2388         if (IS_ERR(vq))
2389                 return PTR_ERR(vq);
2390         vm->vq = vq;
2391
2392         return 0;
2393 }
2394
2395 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2396 {
2397         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2398         uint64_t sb_size, addr;
2399         uint16_t node_id;
2400
2401         if (!vm->vdev->config->get) {
2402                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2403                 return -EINVAL;
2404         }
2405
2406         /*
2407          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2408          * memory is still accessible (but not mapped).
2409          */
2410         if (is_kdump_kernel()) {
2411                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel\n");
2412                 return -EBUSY;
2413         }
2414
2415         /* Fetch all properties that can't change. */
2416         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2417                         &vm->plugged_size);
2418         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2419                         &vm->device_block_size);
2420         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2421                         &node_id);
2422         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2423         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2424         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2425                         &vm->region_size);
2426
2427         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2428         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2429                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2430
2431         /* bad device setup - warn only */
2432         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2433                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2434                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2435         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2436                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2437                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2438         if (vm->addr < pluggable_range.start ||
2439             vm->addr + vm->region_size - 1 > pluggable_range.end)
2440                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2441                          "Some device memory is not addressable/pluggable. This can make some memory unusable.\n");
2442
2443         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2444         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2445                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2446
2447         /*
2448          * We want subblocks to span at least MAX_ORDER_NR_PAGES and
2449          * pageblock_nr_pages pages. This:
2450          * - Simplifies our page onlining code (virtio_mem_online_page_cb)
2451          *   and fake page onlining code (virtio_mem_fake_online).
2452          * - Is required for now for alloc_contig_range() to work reliably -
2453          *   it doesn't properly handle smaller granularity on ZONE_NORMAL.
2454          */
2455         sb_size = max_t(uint64_t, MAX_ORDER_NR_PAGES,
2456                         pageblock_nr_pages) * PAGE_SIZE;
2457         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2458
2459         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2460                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2461                 vm->in_sbm = true;
2462                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2463                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2464                                      vm->sbm.sb_size;
2465
2466                 /* Round up to the next full memory block */
2467                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2468                        memory_block_size_bytes() - 1;
2469                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2470                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2471         } else {
2472                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2473                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2474                                         memory_block_size_bytes());
2475
2476                 if (bbm_block_size) {
2477                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2478                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2479                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2480                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2481                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2482                                          "bbm_block_size is too small");
2483                         } else {
2484                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2485                         }
2486                 }
2487
2488                 /* Round up to the next aligned big block */
2489                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2490                        vm->bbm.bb_size - 1;
2491                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2492                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2493
2494                 /* Make sure we can add two big blocks. */
2495                 vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2496                                               vm->offline_threshold);
2497         }
2498
2499         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2500         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2501         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2502                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2503         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2504                  memory_block_size_bytes());
2505         if (vm->in_sbm)
2506                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2507                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2508         else
2509                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2510                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2511         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2512                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2513
2514         return 0;
2515 }
2516
2517 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2518 {
2519         /*
2520          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2521          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2522          */
2523         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2524
2525         if (!name)
2526                 return -ENOMEM;
2527
2528         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2529                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM);
2530         if (!vm->parent_resource) {
2531                 kfree(name);
2532                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2533                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2534                          "reloading the driver is not supported\n");
2535                 return -EBUSY;
2536         }
2537
2538         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2539         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2540         return 0;
2541 }
2542
2543 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2544 {
2545         const char *name;
2546
2547         if (!vm->parent_resource)
2548                 return;
2549
2550         name = vm->parent_resource->name;
2551         release_resource(vm->parent_resource);
2552         kfree(vm->parent_resource);
2553         kfree(name);
2554         vm->parent_resource = NULL;
2555 }
2556
2557 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2558 {
2559         return 1;
2560 }
2561
2562 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2563 {
2564         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2565
2566         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2567                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2568                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2569 }
2570
2571 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2572 {
2573         struct virtio_mem *vm;
2574         uint64_t unit_pages;
2575         int rc;
2576
2577         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2578         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2579
2580         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2581         if (!vm)
2582                 return -ENOMEM;
2583
2584         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2585         vm->vdev = vdev;
2586         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2587         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2588         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2589         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2590         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2591         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2592         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2593
2594         /* register the virtqueue */
2595         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2596         if (rc)
2597                 goto out_free_vm;
2598
2599         /* initialize the device by querying the config */
2600         rc = virtio_mem_init(vm);
2601         if (rc)
2602                 goto out_del_vq;
2603
2604         /* create the parent resource for all memory */
2605         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2606         if (rc)
2607                 goto out_del_vq;
2608
2609         /* use a single dynamic memory group to cover the whole memory device */
2610         if (vm->in_sbm)
2611                 unit_pages = PHYS_PFN(memory_block_size_bytes());
2612         else
2613                 unit_pages = PHYS_PFN(vm->bbm.bb_size);
2614         rc = memory_group_register_dynamic(vm->nid, unit_pages);
2615         if (rc < 0)
2616                 goto out_del_resource;
2617         vm->mgid = rc;
2618
2619         /*
2620          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2621          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2622          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2623          */
2624         if (vm->plugged_size) {
2625                 vm->unplug_all_required = true;
2626                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2627         }
2628
2629         /* register callbacks */
2630         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2631         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2632         if (rc)
2633                 goto out_unreg_group;
2634         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2635         if (rc)
2636                 goto out_unreg_mem;
2637
2638         virtio_device_ready(vdev);
2639
2640         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2641         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2642         queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2643
2644         return 0;
2645 out_unreg_mem:
2646         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2647 out_unreg_group:
2648         memory_group_unregister(vm->mgid);
2649 out_del_resource:
2650         virtio_mem_delete_resource(vm);
2651 out_del_vq:
2652         vdev->config->del_vqs(vdev);
2653 out_free_vm:
2654         kfree(vm);
2655         vdev->priv = NULL;
2656
2657         return rc;
2658 }
2659
2660 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2661 {
2662         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2663         unsigned long mb_id;
2664         int rc;
2665
2666         /*
2667          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2668          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2669          */
2670         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2671         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2672         vm->removing = true;
2673         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2674         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2675
2676         /* wait until the workqueue stopped */
2677         cancel_work_sync(&vm->wq);
2678         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2679
2680         if (vm->in_sbm) {
2681                 /*
2682                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2683                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2684                  */
2685                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2686                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2687                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2688                         BUG_ON(rc);
2689                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2690                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2691                 }
2692                 /*
2693                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2694                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2695                  * worry about them.
2696                  */
2697         }
2698
2699         /* unregister callbacks */
2700         unregister_virtio_mem_device(vm);
2701         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2702
2703         /*
2704          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2705          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2706          * away. Warn at least.
2707          */
2708         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2709                 dev_warn(&vdev->dev, "device still has system memory added\n");
2710         } else {
2711                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2712                 kfree_const(vm->resource_name);
2713                 memory_group_unregister(vm->mgid);
2714         }
2715
2716         /* remove all tracking data - no locking needed */
2717         if (vm->in_sbm) {
2718                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2719                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2720         } else {
2721                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2722         }
2723
2724         /* reset the device and cleanup the queues */
2725         vdev->config->reset(vdev);
2726         vdev->config->del_vqs(vdev);
2727
2728         kfree(vm);
2729         vdev->priv = NULL;
2730 }
2731
2732 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2733 {
2734         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2735
2736         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2737         virtio_mem_retry(vm);
2738 }
2739
2740 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2741 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2742 {
2743         /*
2744          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2745          * allow to suspend/hibernate.
2746          */
2747         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2748         return -EPERM;
2749 }
2750
2751 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2752 {
2753         return -EPERM;
2754 }
2755 #endif
2756
2757 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2758 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2759         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2760 #endif
2761 };
2762
2763 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2764         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2765         { 0 },
2766 };
2767
2768 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2769         .feature_table = virtio_mem_features,
2770         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2771         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2772         .driver.owner = THIS_MODULE,
2773         .id_table = virtio_mem_id_table,
2774         .probe = virtio_mem_probe,
2775         .remove = virtio_mem_remove,
2776         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2777 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2778         .freeze =       virtio_mem_freeze,
2779         .restore =      virtio_mem_restore,
2780 #endif
2781 };
2782
2783 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
2784 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
2785 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
2786 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
2787 MODULE_LICENSE("GPL");