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[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
147         /*
148          * We don't want to add too much memory if it's not getting onlined,
149          * to avoid running OOM. Besides this threshold, we allow to have at
150          * least two offline blocks at a time (whatever is bigger).
151          */
152 #define VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD            (1024 * 1024 * 1024)
153         atomic64_t offline_size;
154         uint64_t offline_threshold;
155
156         /* If set, the driver is in SBM, otherwise in BBM. */
157         bool in_sbm;
158
159         union {
160                 struct {
161                         /* Id of the first memory block of this device. */
162                         unsigned long first_mb_id;
163                         /* Id of the last usable memory block of this device. */
164                         unsigned long last_usable_mb_id;
165                         /* Id of the next memory bock to prepare when needed. */
166                         unsigned long next_mb_id;
167
168                         /* The subblock size. */
169                         uint64_t sb_size;
170                         /* The number of subblocks per Linux memory block. */
171                         uint32_t sbs_per_mb;
172
173                         /* Summary of all memory block states. */
174                         unsigned long mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_COUNT];
175
176                         /*
177                          * One byte state per memory block. Allocated via
178                          * vmalloc(). Resized (alloc+copy+free) on demand.
179                          *
180                          * With 128 MiB memory blocks, we have states for 512
181                          * GiB of memory in one 4 KiB page.
182                          */
183                         uint8_t *mb_states;
184
185                         /*
186                          * Bitmap: one bit per subblock. Allocated similar to
187                          * sbm.mb_states.
188                          *
189                          * A set bit means the corresponding subblock is
190                          * plugged, otherwise it's unblocked.
191                          *
192                          * With 4 MiB subblocks, we manage 128 GiB of memory
193                          * in one 4 KiB page.
194                          */
195                         unsigned long *sb_states;
196                 } sbm;
197
198                 struct {
199                         /* Id of the first big block of this device. */
200                         unsigned long first_bb_id;
201                         /* Id of the last usable big block of this device. */
202                         unsigned long last_usable_bb_id;
203                         /* Id of the next device bock to prepare when needed. */
204                         unsigned long next_bb_id;
205
206                         /* Summary of all big block states. */
207                         unsigned long bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_COUNT];
208
209                         /* One byte state per big block. See sbm.mb_states. */
210                         uint8_t *bb_states;
211
212                         /* The block size used for plugging/adding/removing. */
213                         uint64_t bb_size;
214                 } bbm;
215         };
216
217         /*
218          * Mutex that protects the sbm.mb_count, sbm.mb_states,
219          * sbm.sb_states, bbm.bb_count, and bbm.bb_states
220          *
221          * When this lock is held the pointers can't change, ONLINE and
222          * OFFLINE blocks can't change the state and no subblocks will get
223          * plugged/unplugged.
224          */
225         struct mutex hotplug_mutex;
226         bool hotplug_active;
227
228         /* An error occurred we cannot handle - stop processing requests. */
229         bool broken;
230
231         /* The driver is being removed. */
232         spinlock_t removal_lock;
233         bool removing;
234
235         /* Timer for retrying to plug/unplug memory. */
236         struct hrtimer retry_timer;
237         unsigned int retry_timer_ms;
238 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS           50000
239 #define VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS           300000
240
241         /* Memory notifier (online/offline events). */
242         struct notifier_block memory_notifier;
243
244         /* Next device in the list of virtio-mem devices. */
245         struct list_head next;
246 };
247
248 /*
249  * We have to share a single online_page callback among all virtio-mem
250  * devices. We use RCU to iterate the list in the callback.
251  */
252 static DEFINE_MUTEX(virtio_mem_mutex);
253 static LIST_HEAD(virtio_mem_devices);
254
255 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order);
256 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
257                                                   unsigned long nr_pages);
258 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
259                                                    unsigned long nr_pages);
260 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm);
261
262 /*
263  * Register a virtio-mem device so it will be considered for the online_page
264  * callback.
265  */
266 static int register_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
267 {
268         int rc = 0;
269
270         /* First device registers the callback. */
271         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
272         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
273                 rc = set_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
274         if (!rc)
275                 list_add_rcu(&vm->next, &virtio_mem_devices);
276         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
277
278         return rc;
279 }
280
281 /*
282  * Unregister a virtio-mem device so it will no longer be considered for the
283  * online_page callback.
284  */
285 static void unregister_virtio_mem_device(struct virtio_mem *vm)
286 {
287         /* Last device unregisters the callback. */
288         mutex_lock(&virtio_mem_mutex);
289         list_del_rcu(&vm->next);
290         if (list_empty(&virtio_mem_devices))
291                 restore_online_page_callback(&virtio_mem_online_page_cb);
292         mutex_unlock(&virtio_mem_mutex);
293
294         synchronize_rcu();
295 }
296
297 /*
298  * Calculate the memory block id of a given address.
299  */
300 static unsigned long virtio_mem_phys_to_mb_id(unsigned long addr)
301 {
302         return addr / memory_block_size_bytes();
303 }
304
305 /*
306  * Calculate the physical start address of a given memory block id.
307  */
308 static unsigned long virtio_mem_mb_id_to_phys(unsigned long mb_id)
309 {
310         return mb_id * memory_block_size_bytes();
311 }
312
313 /*
314  * Calculate the big block id of a given address.
315  */
316 static unsigned long virtio_mem_phys_to_bb_id(struct virtio_mem *vm,
317                                               uint64_t addr)
318 {
319         return addr / vm->bbm.bb_size;
320 }
321
322 /*
323  * Calculate the physical start address of a given big block id.
324  */
325 static uint64_t virtio_mem_bb_id_to_phys(struct virtio_mem *vm,
326                                          unsigned long bb_id)
327 {
328         return bb_id * vm->bbm.bb_size;
329 }
330
331 /*
332  * Calculate the subblock id of a given address.
333  */
334 static unsigned long virtio_mem_phys_to_sb_id(struct virtio_mem *vm,
335                                               unsigned long addr)
336 {
337         const unsigned long mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
338         const unsigned long mb_addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
339
340         return (addr - mb_addr) / vm->sbm.sb_size;
341 }
342
343 /*
344  * Set the state of a big block, taking care of the state counter.
345  */
346 static void virtio_mem_bbm_set_bb_state(struct virtio_mem *vm,
347                                         unsigned long bb_id,
348                                         enum virtio_mem_bbm_bb_state state)
349 {
350         const unsigned long idx = bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
351         enum virtio_mem_bbm_bb_state old_state;
352
353         old_state = vm->bbm.bb_states[idx];
354         vm->bbm.bb_states[idx] = state;
355
356         BUG_ON(vm->bbm.bb_count[old_state] == 0);
357         vm->bbm.bb_count[old_state]--;
358         vm->bbm.bb_count[state]++;
359 }
360
361 /*
362  * Get the state of a big block.
363  */
364 static enum virtio_mem_bbm_bb_state virtio_mem_bbm_get_bb_state(struct virtio_mem *vm,
365                                                                 unsigned long bb_id)
366 {
367         return vm->bbm.bb_states[bb_id - vm->bbm.first_bb_id];
368 }
369
370 /*
371  * Prepare the big block state array for the next big block.
372  */
373 static int virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm)
374 {
375         unsigned long old_bytes = vm->bbm.next_bb_id - vm->bbm.first_bb_id;
376         unsigned long new_bytes = old_bytes + 1;
377         int old_pages = PFN_UP(old_bytes);
378         int new_pages = PFN_UP(new_bytes);
379         uint8_t *new_array;
380
381         if (vm->bbm.bb_states && old_pages == new_pages)
382                 return 0;
383
384         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
385         if (!new_array)
386                 return -ENOMEM;
387
388         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
389         if (vm->bbm.bb_states)
390                 memcpy(new_array, vm->bbm.bb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
391         vfree(vm->bbm.bb_states);
392         vm->bbm.bb_states = new_array;
393         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
394
395         return 0;
396 }
397
398 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb(_vm, _bb_id, _state) \
399         for (_bb_id = vm->bbm.first_bb_id; \
400              _bb_id < vm->bbm.next_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
401              _bb_id++) \
402                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
403
404 #define virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(_vm, _bb_id, _state) \
405         for (_bb_id = vm->bbm.next_bb_id - 1; \
406              _bb_id >= vm->bbm.first_bb_id && _vm->bbm.bb_count[_state]; \
407              _bb_id--) \
408                 if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(_vm, _bb_id) == _state)
409
410 /*
411  * Set the state of a memory block, taking care of the state counter.
412  */
413 static void virtio_mem_sbm_set_mb_state(struct virtio_mem *vm,
414                                         unsigned long mb_id, uint8_t state)
415 {
416         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
417         uint8_t old_state;
418
419         old_state = vm->sbm.mb_states[idx];
420         vm->sbm.mb_states[idx] = state;
421
422         BUG_ON(vm->sbm.mb_count[old_state] == 0);
423         vm->sbm.mb_count[old_state]--;
424         vm->sbm.mb_count[state]++;
425 }
426
427 /*
428  * Get the state of a memory block.
429  */
430 static uint8_t virtio_mem_sbm_get_mb_state(struct virtio_mem *vm,
431                                            unsigned long mb_id)
432 {
433         const unsigned long idx = mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
434
435         return vm->sbm.mb_states[idx];
436 }
437
438 /*
439  * Prepare the state array for the next memory block.
440  */
441 static int virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
442 {
443         int old_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id);
444         int new_pages = PFN_UP(vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id + 1);
445         uint8_t *new_array;
446
447         if (vm->sbm.mb_states && old_pages == new_pages)
448                 return 0;
449
450         new_array = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
451         if (!new_array)
452                 return -ENOMEM;
453
454         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
455         if (vm->sbm.mb_states)
456                 memcpy(new_array, vm->sbm.mb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
457         vfree(vm->sbm.mb_states);
458         vm->sbm.mb_states = new_array;
459         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
460
461         return 0;
462 }
463
464 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb(_vm, _mb_id, _state) \
465         for (_mb_id = _vm->sbm.first_mb_id; \
466              _mb_id < _vm->sbm.next_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
467              _mb_id++) \
468                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
469
470 #define virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(_vm, _mb_id, _state) \
471         for (_mb_id = _vm->sbm.next_mb_id - 1; \
472              _mb_id >= _vm->sbm.first_mb_id && _vm->sbm.mb_count[_state]; \
473              _mb_id--) \
474                 if (virtio_mem_sbm_get_mb_state(_vm, _mb_id) == _state)
475
476 /*
477  * Calculate the bit number in the subblock bitmap for the given subblock
478  * inside the given memory block.
479  */
480 static int virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(struct virtio_mem *vm,
481                                           unsigned long mb_id, int sb_id)
482 {
483         return (mb_id - vm->sbm.first_mb_id) * vm->sbm.sbs_per_mb + sb_id;
484 }
485
486 /*
487  * Mark all selected subblocks plugged.
488  *
489  * Will not modify the state of the memory block.
490  */
491 static void virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
492                                           unsigned long mb_id, int sb_id,
493                                           int count)
494 {
495         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
496
497         __bitmap_set(vm->sbm.sb_states, bit, count);
498 }
499
500 /*
501  * Mark all selected subblocks unplugged.
502  *
503  * Will not modify the state of the memory block.
504  */
505 static void virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
506                                             unsigned long mb_id, int sb_id,
507                                             int count)
508 {
509         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
510
511         __bitmap_clear(vm->sbm.sb_states, bit, count);
512 }
513
514 /*
515  * Test if all selected subblocks are plugged.
516  */
517 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(struct virtio_mem *vm,
518                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
519                                            int count)
520 {
521         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
522
523         if (count == 1)
524                 return test_bit(bit, vm->sbm.sb_states);
525
526         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
527         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
528                bit + count;
529 }
530
531 /*
532  * Test if all selected subblocks are unplugged.
533  */
534 static bool virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(struct virtio_mem *vm,
535                                              unsigned long mb_id, int sb_id,
536                                              int count)
537 {
538         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, sb_id);
539
540         /* TODO: Helper similar to bitmap_set() */
541         return find_next_bit(vm->sbm.sb_states, bit + count, bit) >=
542                bit + count;
543 }
544
545 /*
546  * Find the first unplugged subblock. Returns vm->sbm.sbs_per_mb in case there is
547  * none.
548  */
549 static int virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(struct virtio_mem *vm,
550                                             unsigned long mb_id)
551 {
552         const int bit = virtio_mem_sbm_sb_state_bit_nr(vm, mb_id, 0);
553
554         return find_next_zero_bit(vm->sbm.sb_states,
555                                   bit + vm->sbm.sbs_per_mb, bit) - bit;
556 }
557
558 /*
559  * Prepare the subblock bitmap for the next memory block.
560  */
561 static int virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm)
562 {
563         const unsigned long old_nb_mb = vm->sbm.next_mb_id - vm->sbm.first_mb_id;
564         const unsigned long old_nb_bits = old_nb_mb * vm->sbm.sbs_per_mb;
565         const unsigned long new_nb_bits = (old_nb_mb + 1) * vm->sbm.sbs_per_mb;
566         int old_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(old_nb_bits) * sizeof(long));
567         int new_pages = PFN_UP(BITS_TO_LONGS(new_nb_bits) * sizeof(long));
568         unsigned long *new_bitmap, *old_bitmap;
569
570         if (vm->sbm.sb_states && old_pages == new_pages)
571                 return 0;
572
573         new_bitmap = vzalloc(new_pages * PAGE_SIZE);
574         if (!new_bitmap)
575                 return -ENOMEM;
576
577         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
578         if (new_bitmap)
579                 memcpy(new_bitmap, vm->sbm.sb_states, old_pages * PAGE_SIZE);
580
581         old_bitmap = vm->sbm.sb_states;
582         vm->sbm.sb_states = new_bitmap;
583         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
584
585         vfree(old_bitmap);
586         return 0;
587 }
588
589 /*
590  * Test if we could add memory without creating too much offline memory -
591  * to avoid running OOM if memory is getting onlined deferred.
592  */
593 static bool virtio_mem_could_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t size)
594 {
595         if (WARN_ON_ONCE(size > vm->offline_threshold))
596                 return false;
597
598         return atomic64_read(&vm->offline_size) + size <= vm->offline_threshold;
599 }
600
601 /*
602  * Try adding memory to Linux. Will usually only fail if out of memory.
603  *
604  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
605  * onlining code).
606  *
607  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
608  */
609 static int virtio_mem_add_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
610                                  uint64_t size)
611 {
612         int rc;
613
614         /*
615          * When force-unloading the driver and we still have memory added to
616          * Linux, the resource name has to stay.
617          */
618         if (!vm->resource_name) {
619                 vm->resource_name = kstrdup_const("System RAM (virtio_mem)",
620                                                   GFP_KERNEL);
621                 if (!vm->resource_name)
622                         return -ENOMEM;
623         }
624
625         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "adding memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
626                 addr + size - 1);
627         /* Memory might get onlined immediately. */
628         atomic64_add(size, &vm->offline_size);
629         rc = add_memory_driver_managed(vm->nid, addr, size, vm->resource_name,
630                                        MHP_MERGE_RESOURCE);
631         if (rc) {
632                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
633                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "adding memory failed: %d\n", rc);
634                 /*
635                  * TODO: Linux MM does not properly clean up yet in all cases
636                  * where adding of memory failed - especially on -ENOMEM.
637                  */
638         }
639         return rc;
640 }
641
642 /*
643  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a single Linux memory block.
644  */
645 static int virtio_mem_sbm_add_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
646 {
647         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
648         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
649
650         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
651 }
652
653 /*
654  * See virtio_mem_add_memory(): Try adding a big block.
655  */
656 static int virtio_mem_bbm_add_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
657 {
658         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
659         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
660
661         return virtio_mem_add_memory(vm, addr, size);
662 }
663
664 /*
665  * Try removing memory from Linux. Will only fail if memory blocks aren't
666  * offline.
667  *
668  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
669  * onlining code).
670  *
671  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
672  */
673 static int virtio_mem_remove_memory(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
674                                     uint64_t size)
675 {
676         int rc;
677
678         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
679                 addr + size - 1);
680         rc = remove_memory(vm->nid, addr, size);
681         if (!rc) {
682                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
683                 /*
684                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
685                  * immediately instead of waiting.
686                  */
687                 virtio_mem_retry(vm);
688         } else {
689                 dev_dbg(&vm->vdev->dev, "removing memory failed: %d\n", rc);
690         }
691         return rc;
692 }
693
694 /*
695  * See virtio_mem_remove_memory(): Try removing a single Linux memory block.
696  */
697 static int virtio_mem_sbm_remove_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
698 {
699         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
700         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
701
702         return virtio_mem_remove_memory(vm, addr, size);
703 }
704
705 /*
706  * Try offlining and removing memory from Linux.
707  *
708  * Must not be called with the vm->hotplug_mutex held (possible deadlock with
709  * onlining code).
710  *
711  * Will not modify the state of memory blocks in virtio-mem.
712  */
713 static int virtio_mem_offline_and_remove_memory(struct virtio_mem *vm,
714                                                 uint64_t addr,
715                                                 uint64_t size)
716 {
717         int rc;
718
719         dev_dbg(&vm->vdev->dev,
720                 "offlining and removing memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
721                 addr + size - 1);
722
723         rc = offline_and_remove_memory(vm->nid, addr, size);
724         if (!rc) {
725                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
726                 /*
727                  * We might have freed up memory we can now unplug, retry
728                  * immediately instead of waiting.
729                  */
730                 virtio_mem_retry(vm);
731         } else {
732                 dev_dbg(&vm->vdev->dev,
733                         "offlining and removing memory failed: %d\n", rc);
734         }
735         return rc;
736 }
737
738 /*
739  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try offlining and removing
740  * a single Linux memory block.
741  */
742 static int virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(struct virtio_mem *vm,
743                                                 unsigned long mb_id)
744 {
745         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id);
746         const uint64_t size = memory_block_size_bytes();
747
748         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
749 }
750
751 /*
752  * See virtio_mem_offline_and_remove_memory(): Try to offline and remove a
753  * all Linux memory blocks covered by the big block.
754  */
755 static int virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(struct virtio_mem *vm,
756                                                 unsigned long bb_id)
757 {
758         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
759         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
760
761         return virtio_mem_offline_and_remove_memory(vm, addr, size);
762 }
763
764 /*
765  * Trigger the workqueue so the device can perform its magic.
766  */
767 static void virtio_mem_retry(struct virtio_mem *vm)
768 {
769         unsigned long flags;
770
771         spin_lock_irqsave(&vm->removal_lock, flags);
772         if (!vm->removing)
773                 queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
774         spin_unlock_irqrestore(&vm->removal_lock, flags);
775 }
776
777 static int virtio_mem_translate_node_id(struct virtio_mem *vm, uint16_t node_id)
778 {
779         int node = NUMA_NO_NODE;
780
781 #if defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
782         if (virtio_has_feature(vm->vdev, VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM))
783                 node = pxm_to_node(node_id);
784 #endif
785         return node;
786 }
787
788 /*
789  * Test if a virtio-mem device overlaps with the given range. Can be called
790  * from (notifier) callbacks lockless.
791  */
792 static bool virtio_mem_overlaps_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
793                                       uint64_t size)
794 {
795         return start < vm->addr + vm->region_size && vm->addr < start + size;
796 }
797
798 /*
799  * Test if a virtio-mem device contains a given range. Can be called from
800  * (notifier) callbacks lockless.
801  */
802 static bool virtio_mem_contains_range(struct virtio_mem *vm, uint64_t start,
803                                       uint64_t size)
804 {
805         return start >= vm->addr && start + size <= vm->addr + vm->region_size;
806 }
807
808 static int virtio_mem_sbm_notify_going_online(struct virtio_mem *vm,
809                                               unsigned long mb_id)
810 {
811         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
812         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
813         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
814                 return NOTIFY_OK;
815         default:
816                 break;
817         }
818         dev_warn_ratelimited(&vm->vdev->dev,
819                              "memory block onlining denied\n");
820         return NOTIFY_BAD;
821 }
822
823 static void virtio_mem_sbm_notify_offline(struct virtio_mem *vm,
824                                           unsigned long mb_id)
825 {
826         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
827         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
828         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
829                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
830                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
831                 break;
832         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
833         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
834                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
835                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
836                 break;
837         default:
838                 BUG();
839                 break;
840         }
841 }
842
843 static void virtio_mem_sbm_notify_online(struct virtio_mem *vm,
844                                          unsigned long mb_id,
845                                          unsigned long start_pfn)
846 {
847         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(start_pfn)) ==
848                                 ZONE_MOVABLE;
849         int new_state;
850
851         switch (virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id)) {
852         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
853                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL;
854                 if (is_movable)
855                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL;
856                 break;
857         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
858                 new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL;
859                 if (is_movable)
860                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE;
861                 break;
862         default:
863                 BUG();
864                 break;
865         }
866         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
867 }
868
869 static void virtio_mem_sbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
870                                                 unsigned long mb_id)
871 {
872         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
873         unsigned long pfn;
874         int sb_id;
875
876         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
877                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
878                         continue;
879                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
880                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
881                 virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
882         }
883 }
884
885 static void virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
886                                                  unsigned long mb_id)
887 {
888         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size);
889         unsigned long pfn;
890         int sb_id;
891
892         for (sb_id = 0; sb_id < vm->sbm.sbs_per_mb; sb_id++) {
893                 if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
894                         continue;
895                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
896                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
897                 virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
898         }
899 }
900
901 static void virtio_mem_bbm_notify_going_offline(struct virtio_mem *vm,
902                                                 unsigned long bb_id,
903                                                 unsigned long pfn,
904                                                 unsigned long nr_pages)
905 {
906         /*
907          * When marked as "fake-offline", all online memory of this device block
908          * is allocated by us. Otherwise, we don't have any memory allocated.
909          */
910         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
911             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
912                 return;
913         virtio_mem_fake_offline_going_offline(pfn, nr_pages);
914 }
915
916 static void virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(struct virtio_mem *vm,
917                                                  unsigned long bb_id,
918                                                  unsigned long pfn,
919                                                  unsigned long nr_pages)
920 {
921         if (virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
922             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE)
923                 return;
924         virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(pfn, nr_pages);
925 }
926
927 /*
928  * This callback will either be called synchronously from add_memory() or
929  * asynchronously (e.g., triggered via user space). We have to be careful
930  * with locking when calling add_memory().
931  */
932 static int virtio_mem_memory_notifier_cb(struct notifier_block *nb,
933                                          unsigned long action, void *arg)
934 {
935         struct virtio_mem *vm = container_of(nb, struct virtio_mem,
936                                              memory_notifier);
937         struct memory_notify *mhp = arg;
938         const unsigned long start = PFN_PHYS(mhp->start_pfn);
939         const unsigned long size = PFN_PHYS(mhp->nr_pages);
940         int rc = NOTIFY_OK;
941         unsigned long id;
942
943         if (!virtio_mem_overlaps_range(vm, start, size))
944                 return NOTIFY_DONE;
945
946         if (vm->in_sbm) {
947                 id = virtio_mem_phys_to_mb_id(start);
948                 /*
949                  * In SBM, we add memory in separate memory blocks - we expect
950                  * it to be onlined/offlined in the same granularity. Bail out
951                  * if this ever changes.
952                  */
953                 if (WARN_ON_ONCE(size != memory_block_size_bytes() ||
954                                  !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes())))
955                         return NOTIFY_BAD;
956         } else {
957                 id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start);
958                 /*
959                  * In BBM, we only care about onlining/offlining happening
960                  * within a single big block, we don't care about the
961                  * actual granularity as we don't track individual Linux
962                  * memory blocks.
963                  */
964                 if (WARN_ON_ONCE(id != virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, start + size - 1)))
965                         return NOTIFY_BAD;
966         }
967
968         /*
969          * Avoid circular locking lockdep warnings. We lock the mutex
970          * e.g., in MEM_GOING_ONLINE and unlock it in MEM_ONLINE. The
971          * blocking_notifier_call_chain() has it's own lock, which gets unlocked
972          * between both notifier calls and will bail out. False positive.
973          */
974         lockdep_off();
975
976         switch (action) {
977         case MEM_GOING_OFFLINE:
978                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
979                 if (vm->removing) {
980                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
981                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
982                         break;
983                 }
984                 vm->hotplug_active = true;
985                 if (vm->in_sbm)
986                         virtio_mem_sbm_notify_going_offline(vm, id);
987                 else
988                         virtio_mem_bbm_notify_going_offline(vm, id,
989                                                             mhp->start_pfn,
990                                                             mhp->nr_pages);
991                 break;
992         case MEM_GOING_ONLINE:
993                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
994                 if (vm->removing) {
995                         rc = notifier_from_errno(-EBUSY);
996                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
997                         break;
998                 }
999                 vm->hotplug_active = true;
1000                 if (vm->in_sbm)
1001                         rc = virtio_mem_sbm_notify_going_online(vm, id);
1002                 break;
1003         case MEM_OFFLINE:
1004                 if (vm->in_sbm)
1005                         virtio_mem_sbm_notify_offline(vm, id);
1006
1007                 atomic64_add(size, &vm->offline_size);
1008                 /*
1009                  * Trigger the workqueue. Now that we have some offline memory,
1010                  * maybe we can handle pending unplug requests.
1011                  */
1012                 if (!unplug_online)
1013                         virtio_mem_retry(vm);
1014
1015                 vm->hotplug_active = false;
1016                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1017                 break;
1018         case MEM_ONLINE:
1019                 if (vm->in_sbm)
1020                         virtio_mem_sbm_notify_online(vm, id, mhp->start_pfn);
1021
1022                 atomic64_sub(size, &vm->offline_size);
1023                 /*
1024                  * Start adding more memory once we onlined half of our
1025                  * threshold. Don't trigger if it's possibly due to our actipn
1026                  * (e.g., us adding memory which gets onlined immediately from
1027                  * the core).
1028                  */
1029                 if (!atomic_read(&vm->wq_active) &&
1030                     virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->offline_threshold / 2))
1031                         virtio_mem_retry(vm);
1032
1033                 vm->hotplug_active = false;
1034                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1035                 break;
1036         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1037                 if (!vm->hotplug_active)
1038                         break;
1039                 if (vm->in_sbm)
1040                         virtio_mem_sbm_notify_cancel_offline(vm, id);
1041                 else
1042                         virtio_mem_bbm_notify_cancel_offline(vm, id,
1043                                                              mhp->start_pfn,
1044                                                              mhp->nr_pages);
1045                 vm->hotplug_active = false;
1046                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1047                 break;
1048         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1049                 if (!vm->hotplug_active)
1050                         break;
1051                 vm->hotplug_active = false;
1052                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1053                 break;
1054         default:
1055                 break;
1056         }
1057
1058         lockdep_on();
1059
1060         return rc;
1061 }
1062
1063 /*
1064  * Set a range of pages PG_offline. Remember pages that were never onlined
1065  * (via generic_online_page()) using PageDirty().
1066  */
1067 static void virtio_mem_set_fake_offline(unsigned long pfn,
1068                                         unsigned long nr_pages, bool onlined)
1069 {
1070         page_offline_begin();
1071         for (; nr_pages--; pfn++) {
1072                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1073
1074                 __SetPageOffline(page);
1075                 if (!onlined) {
1076                         SetPageDirty(page);
1077                         /* FIXME: remove after cleanups */
1078                         ClearPageReserved(page);
1079                 }
1080         }
1081         page_offline_end();
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Clear PG_offline from a range of pages. If the pages were never onlined,
1086  * (via generic_online_page()), clear PageDirty().
1087  */
1088 static void virtio_mem_clear_fake_offline(unsigned long pfn,
1089                                           unsigned long nr_pages, bool onlined)
1090 {
1091         for (; nr_pages--; pfn++) {
1092                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1093
1094                 __ClearPageOffline(page);
1095                 if (!onlined)
1096                         ClearPageDirty(page);
1097         }
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Release a range of fake-offline pages to the buddy, effectively
1102  * fake-onlining them.
1103  */
1104 static void virtio_mem_fake_online(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1105 {
1106         const unsigned long max_nr_pages = MAX_ORDER_NR_PAGES;
1107         unsigned long i;
1108
1109         /*
1110          * We are always called at least with MAX_ORDER_NR_PAGES
1111          * granularity/alignment (e.g., the way subblocks work). All pages
1112          * inside such a block are alike.
1113          */
1114         for (i = 0; i < nr_pages; i += max_nr_pages) {
1115                 struct page *page = pfn_to_page(pfn + i);
1116
1117                 /*
1118                  * If the page is PageDirty(), it was kept fake-offline when
1119                  * onlining the memory block. Otherwise, it was allocated
1120                  * using alloc_contig_range(). All pages in a subblock are
1121                  * alike.
1122                  */
1123                 if (PageDirty(page)) {
1124                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1125                                                       false);
1126                         generic_online_page(page, MAX_ORDER - 1);
1127                 } else {
1128                         virtio_mem_clear_fake_offline(pfn + i, max_nr_pages,
1129                                                       true);
1130                         free_contig_range(pfn + i, max_nr_pages);
1131                         adjust_managed_page_count(page, max_nr_pages);
1132                 }
1133         }
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Try to allocate a range, marking pages fake-offline, effectively
1138  * fake-offlining them.
1139  */
1140 static int virtio_mem_fake_offline(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
1141 {
1142         const bool is_movable = page_zonenum(pfn_to_page(pfn)) ==
1143                                 ZONE_MOVABLE;
1144         int rc, retry_count;
1145
1146         /*
1147          * TODO: We want an alloc_contig_range() mode that tries to allocate
1148          * harder (e.g., dealing with temporarily pinned pages, PCP), especially
1149          * with ZONE_MOVABLE. So for now, retry a couple of times with
1150          * ZONE_MOVABLE before giving up - because that zone is supposed to give
1151          * some guarantees.
1152          */
1153         for (retry_count = 0; retry_count < 5; retry_count++) {
1154                 rc = alloc_contig_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE,
1155                                         GFP_KERNEL);
1156                 if (rc == -ENOMEM)
1157                         /* whoops, out of memory */
1158                         return rc;
1159                 else if (rc && !is_movable)
1160                         break;
1161                 else if (rc)
1162                         continue;
1163
1164                 virtio_mem_set_fake_offline(pfn, nr_pages, true);
1165                 adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1166                 return 0;
1167         }
1168
1169         return -EBUSY;
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Handle fake-offline pages when memory is going offline - such that the
1174  * pages can be skipped by mm-core when offlining.
1175  */
1176 static void virtio_mem_fake_offline_going_offline(unsigned long pfn,
1177                                                   unsigned long nr_pages)
1178 {
1179         struct page *page;
1180         unsigned long i;
1181
1182         /*
1183          * Drop our reference to the pages so the memory can get offlined
1184          * and add the unplugged pages to the managed page counters (so
1185          * offlining code can correctly subtract them again).
1186          */
1187         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), nr_pages);
1188         /* Drop our reference to the pages so the memory can get offlined. */
1189         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1190                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1191                 if (WARN_ON(!page_ref_dec_and_test(page)))
1192                         dump_page(page, "fake-offline page referenced");
1193         }
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Handle fake-offline pages when memory offlining is canceled - to undo
1198  * what we did in virtio_mem_fake_offline_going_offline().
1199  */
1200 static void virtio_mem_fake_offline_cancel_offline(unsigned long pfn,
1201                                                    unsigned long nr_pages)
1202 {
1203         unsigned long i;
1204
1205         /*
1206          * Get the reference we dropped when going offline and subtract the
1207          * unplugged pages from the managed page counters.
1208          */
1209         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(pfn), -nr_pages);
1210         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1211                 page_ref_inc(pfn_to_page(pfn + i));
1212 }
1213
1214 static void virtio_mem_online_page_cb(struct page *page, unsigned int order)
1215 {
1216         const unsigned long addr = page_to_phys(page);
1217         unsigned long id, sb_id;
1218         struct virtio_mem *vm;
1219         bool do_online;
1220
1221         rcu_read_lock();
1222         list_for_each_entry_rcu(vm, &virtio_mem_devices, next) {
1223                 if (!virtio_mem_contains_range(vm, addr, PFN_PHYS(1 << order)))
1224                         continue;
1225
1226                 if (vm->in_sbm) {
1227                         /*
1228                          * We exploit here that subblocks have at least
1229                          * MAX_ORDER_NR_PAGES size/alignment - so we cannot
1230                          * cross subblocks within one call.
1231                          */
1232                         id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
1233                         sb_id = virtio_mem_phys_to_sb_id(vm, addr);
1234                         do_online = virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, id,
1235                                                                    sb_id, 1);
1236                 } else {
1237                         /*
1238                          * If the whole block is marked fake offline, keep
1239                          * everything that way.
1240                          */
1241                         id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
1242                         do_online = virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, id) !=
1243                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE;
1244                 }
1245
1246                 /*
1247                  * virtio_mem_set_fake_offline() might sleep, we don't need
1248                  * the device anymore. See virtio_mem_remove() how races
1249                  * between memory onlining and device removal are handled.
1250                  */
1251                 rcu_read_unlock();
1252
1253                 if (do_online)
1254                         generic_online_page(page, order);
1255                 else
1256                         virtio_mem_set_fake_offline(PFN_DOWN(addr), 1 << order,
1257                                                     false);
1258                 return;
1259         }
1260         rcu_read_unlock();
1261
1262         /* not virtio-mem memory, but e.g., a DIMM. online it */
1263         generic_online_page(page, order);
1264 }
1265
1266 static uint64_t virtio_mem_send_request(struct virtio_mem *vm,
1267                                         const struct virtio_mem_req *req)
1268 {
1269         struct scatterlist *sgs[2], sg_req, sg_resp;
1270         unsigned int len;
1271         int rc;
1272
1273         /* don't use the request residing on the stack (vaddr) */
1274         vm->req = *req;
1275
1276         /* out: buffer for request */
1277         sg_init_one(&sg_req, &vm->req, sizeof(vm->req));
1278         sgs[0] = &sg_req;
1279
1280         /* in: buffer for response */
1281         sg_init_one(&sg_resp, &vm->resp, sizeof(vm->resp));
1282         sgs[1] = &sg_resp;
1283
1284         rc = virtqueue_add_sgs(vm->vq, sgs, 1, 1, vm, GFP_KERNEL);
1285         if (rc < 0)
1286                 return rc;
1287
1288         virtqueue_kick(vm->vq);
1289
1290         /* wait for a response */
1291         wait_event(vm->host_resp, virtqueue_get_buf(vm->vq, &len));
1292
1293         return virtio16_to_cpu(vm->vdev, vm->resp.type);
1294 }
1295
1296 static int virtio_mem_send_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1297                                         uint64_t size)
1298 {
1299         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1300         const struct virtio_mem_req req = {
1301                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_PLUG),
1302                 .u.plug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1303                 .u.plug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1304         };
1305         int rc = -ENOMEM;
1306
1307         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1308                 return -EAGAIN;
1309
1310         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1311                 addr + size - 1);
1312
1313         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1314         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1315                 vm->plugged_size += size;
1316                 return 0;
1317         case VIRTIO_MEM_RESP_NACK:
1318                 rc = -EAGAIN;
1319                 break;
1320         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1321                 rc = -ETXTBSY;
1322                 break;
1323         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1324                 rc = -EINVAL;
1325                 break;
1326         default:
1327                 break;
1328         }
1329
1330         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "plugging memory failed: %d\n", rc);
1331         return rc;
1332 }
1333
1334 static int virtio_mem_send_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t addr,
1335                                           uint64_t size)
1336 {
1337         const uint64_t nb_vm_blocks = size / vm->device_block_size;
1338         const struct virtio_mem_req req = {
1339                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG),
1340                 .u.unplug.addr = cpu_to_virtio64(vm->vdev, addr),
1341                 .u.unplug.nb_blocks = cpu_to_virtio16(vm->vdev, nb_vm_blocks),
1342         };
1343         int rc = -ENOMEM;
1344
1345         if (atomic_read(&vm->config_changed))
1346                 return -EAGAIN;
1347
1348         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory: 0x%llx - 0x%llx\n", addr,
1349                 addr + size - 1);
1350
1351         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1352         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1353                 vm->plugged_size -= size;
1354                 return 0;
1355         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1356                 rc = -ETXTBSY;
1357                 break;
1358         case VIRTIO_MEM_RESP_ERROR:
1359                 rc = -EINVAL;
1360                 break;
1361         default:
1362                 break;
1363         }
1364
1365         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging memory failed: %d\n", rc);
1366         return rc;
1367 }
1368
1369 static int virtio_mem_send_unplug_all_request(struct virtio_mem *vm)
1370 {
1371         const struct virtio_mem_req req = {
1372                 .type = cpu_to_virtio16(vm->vdev, VIRTIO_MEM_REQ_UNPLUG_ALL),
1373         };
1374         int rc = -ENOMEM;
1375
1376         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory");
1377
1378         switch (virtio_mem_send_request(vm, &req)) {
1379         case VIRTIO_MEM_RESP_ACK:
1380                 vm->unplug_all_required = false;
1381                 vm->plugged_size = 0;
1382                 /* usable region might have shrunk */
1383                 atomic_set(&vm->config_changed, 1);
1384                 return 0;
1385         case VIRTIO_MEM_RESP_BUSY:
1386                 rc = -ETXTBSY;
1387                 break;
1388         default:
1389                 break;
1390         }
1391
1392         dev_dbg(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory failed: %d\n", rc);
1393         return rc;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Plug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1398  * of the memory block.
1399  */
1400 static int virtio_mem_sbm_plug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1401                                   int sb_id, int count)
1402 {
1403         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1404                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1405         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1406         int rc;
1407
1408         rc = virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1409         if (!rc)
1410                 virtio_mem_sbm_set_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1411         return rc;
1412 }
1413
1414 /*
1415  * Unplug selected subblocks. Updates the plugged state, but not the state
1416  * of the memory block.
1417  */
1418 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id,
1419                                     int sb_id, int count)
1420 {
1421         const uint64_t addr = virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1422                               sb_id * vm->sbm.sb_size;
1423         const uint64_t size = count * vm->sbm.sb_size;
1424         int rc;
1425
1426         rc = virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1427         if (!rc)
1428                 virtio_mem_sbm_set_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, count);
1429         return rc;
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Request to unplug a big block.
1434  *
1435  * Will not modify the state of the big block.
1436  */
1437 static int virtio_mem_bbm_unplug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1438 {
1439         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1440         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1441
1442         return virtio_mem_send_unplug_request(vm, addr, size);
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Request to plug a big block.
1447  *
1448  * Will not modify the state of the big block.
1449  */
1450 static int virtio_mem_bbm_plug_bb(struct virtio_mem *vm, unsigned long bb_id)
1451 {
1452         const uint64_t addr = virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id);
1453         const uint64_t size = vm->bbm.bb_size;
1454
1455         return virtio_mem_send_plug_request(vm, addr, size);
1456 }
1457
1458 /*
1459  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a offline or not-added
1460  * memory block. Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of
1461  * skipping it).
1462  *
1463  * Will not modify the state of the memory block.
1464  *
1465  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1466  */
1467 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(struct virtio_mem *vm,
1468                                             unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1469 {
1470         int sb_id, count;
1471         int rc;
1472
1473         sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1;
1474         while (*nb_sb) {
1475                 /* Find the next candidate subblock */
1476                 while (sb_id >= 0 &&
1477                        virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1478                         sb_id--;
1479                 if (sb_id < 0)
1480                         break;
1481                 /* Try to unplug multiple subblocks at a time */
1482                 count = 1;
1483                 while (count < *nb_sb && sb_id > 0 &&
1484                        virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id - 1, 1)) {
1485                         count++;
1486                         sb_id--;
1487                 }
1488
1489                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1490                 if (rc)
1491                         return rc;
1492                 *nb_sb -= count;
1493                 sb_id--;
1494         }
1495
1496         return 0;
1497 }
1498
1499 /*
1500  * Unplug all plugged subblocks of an offline or not-added memory block.
1501  *
1502  * Will not modify the state of the memory block.
1503  *
1504  * Note: can fail after some subblocks were unplugged.
1505  */
1506 static int virtio_mem_sbm_unplug_mb(struct virtio_mem *vm, unsigned long mb_id)
1507 {
1508         uint64_t nb_sb = vm->sbm.sbs_per_mb;
1509
1510         return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, &nb_sb);
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Prepare tracking data for the next memory block.
1515  */
1516 static int virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(struct virtio_mem *vm,
1517                                           unsigned long *mb_id)
1518 {
1519         int rc;
1520
1521         if (vm->sbm.next_mb_id > vm->sbm.last_usable_mb_id)
1522                 return -ENOSPC;
1523
1524         /* Resize the state array if required. */
1525         rc = virtio_mem_sbm_mb_states_prepare_next_mb(vm);
1526         if (rc)
1527                 return rc;
1528
1529         /* Resize the subblock bitmap if required. */
1530         rc = virtio_mem_sbm_sb_states_prepare_next_mb(vm);
1531         if (rc)
1532                 return rc;
1533
1534         vm->sbm.mb_count[VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED]++;
1535         *mb_id = vm->sbm.next_mb_id++;
1536         return 0;
1537 }
1538
1539 /*
1540  * Try to plug the desired number of subblocks and add the memory block
1541  * to Linux.
1542  *
1543  * Will modify the state of the memory block.
1544  */
1545 static int virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(struct virtio_mem *vm,
1546                                           unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1547 {
1548         const int count = min_t(int, *nb_sb, vm->sbm.sbs_per_mb);
1549         int rc;
1550
1551         if (WARN_ON_ONCE(!count))
1552                 return -EINVAL;
1553
1554         /*
1555          * Plug the requested number of subblocks before adding it to linux,
1556          * so that onlining will directly online all plugged subblocks.
1557          */
1558         rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, 0, count);
1559         if (rc)
1560                 return rc;
1561
1562         /*
1563          * Mark the block properly offline before adding it to Linux,
1564          * so the memory notifiers will find the block in the right state.
1565          */
1566         if (count == vm->sbm.sbs_per_mb)
1567                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1568                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE);
1569         else
1570                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1571                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1572
1573         /* Add the memory block to linux - if that fails, try to unplug. */
1574         rc = virtio_mem_sbm_add_mb(vm, mb_id);
1575         if (rc) {
1576                 int new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED;
1577
1578                 if (virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, 0, count))
1579                         new_state = VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED;
1580                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, new_state);
1581                 return rc;
1582         }
1583
1584         *nb_sb -= count;
1585         return 0;
1586 }
1587
1588 /*
1589  * Try to plug the desired number of subblocks of a memory block that
1590  * is already added to Linux.
1591  *
1592  * Will modify the state of the memory block.
1593  *
1594  * Note: Can fail after some subblocks were successfully plugged.
1595  */
1596 static int virtio_mem_sbm_plug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1597                                       unsigned long mb_id, uint64_t *nb_sb)
1598 {
1599         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1600         unsigned long pfn, nr_pages;
1601         int sb_id, count;
1602         int rc;
1603
1604         if (WARN_ON_ONCE(!*nb_sb))
1605                 return -EINVAL;
1606
1607         while (*nb_sb) {
1608                 sb_id = virtio_mem_sbm_first_unplugged_sb(vm, mb_id);
1609                 if (sb_id >= vm->sbm.sbs_per_mb)
1610                         break;
1611                 count = 1;
1612                 while (count < *nb_sb &&
1613                        sb_id + count < vm->sbm.sbs_per_mb &&
1614                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id + count, 1))
1615                         count++;
1616
1617                 rc = virtio_mem_sbm_plug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1618                 if (rc)
1619                         return rc;
1620                 *nb_sb -= count;
1621                 if (old_state == VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL)
1622                         continue;
1623
1624                 /* fake-online the pages if the memory block is online */
1625                 pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1626                                sb_id * vm->sbm.sb_size);
1627                 nr_pages = PFN_DOWN(count * vm->sbm.sb_size);
1628                 virtio_mem_fake_online(pfn, nr_pages);
1629         }
1630
1631         if (virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1632                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id, old_state - 1);
1633
1634         return 0;
1635 }
1636
1637 static int virtio_mem_sbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1638 {
1639         const int mb_states[] = {
1640                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1641                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1642                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1643         };
1644         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1645         unsigned long mb_id;
1646         int rc, i;
1647
1648         if (!nb_sb)
1649                 return 0;
1650
1651         /* Don't race with onlining/offlining */
1652         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1653
1654         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
1655                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, mb_states[i]) {
1656                         rc = virtio_mem_sbm_plug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
1657                         if (rc || !nb_sb)
1658                                 goto out_unlock;
1659                         cond_resched();
1660                 }
1661         }
1662
1663         /*
1664          * We won't be working on online/offline memory blocks from this point,
1665          * so we can't race with memory onlining/offlining. Drop the mutex.
1666          */
1667         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1668
1669         /* Try to plug and add unused blocks */
1670         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED) {
1671                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1672                         return -ENOSPC;
1673
1674                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1675                 if (rc || !nb_sb)
1676                         return rc;
1677                 cond_resched();
1678         }
1679
1680         /* Try to prepare, plug and add new blocks */
1681         while (nb_sb) {
1682                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, memory_block_size_bytes()))
1683                         return -ENOSPC;
1684
1685                 rc = virtio_mem_sbm_prepare_next_mb(vm, &mb_id);
1686                 if (rc)
1687                         return rc;
1688                 rc = virtio_mem_sbm_plug_and_add_mb(vm, mb_id, &nb_sb);
1689                 if (rc)
1690                         return rc;
1691                 cond_resched();
1692         }
1693
1694         return 0;
1695 out_unlock:
1696         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1697         return rc;
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Plug a big block and add it to Linux.
1702  *
1703  * Will modify the state of the big block.
1704  */
1705 static int virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(struct virtio_mem *vm,
1706                                           unsigned long bb_id)
1707 {
1708         int rc;
1709
1710         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
1711                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED))
1712                 return -EINVAL;
1713
1714         rc = virtio_mem_bbm_plug_bb(vm, bb_id);
1715         if (rc)
1716                 return rc;
1717         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
1718
1719         rc = virtio_mem_bbm_add_bb(vm, bb_id);
1720         if (rc) {
1721                 if (!virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id))
1722                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1723                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
1724                 else
1725                         /* Retry from the main loop. */
1726                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
1727                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
1728                 return rc;
1729         }
1730         return 0;
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Prepare tracking data for the next big block.
1735  */
1736 static int virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(struct virtio_mem *vm,
1737                                           unsigned long *bb_id)
1738 {
1739         int rc;
1740
1741         if (vm->bbm.next_bb_id > vm->bbm.last_usable_bb_id)
1742                 return -ENOSPC;
1743
1744         /* Resize the big block state array if required. */
1745         rc = virtio_mem_bbm_bb_states_prepare_next_bb(vm);
1746         if (rc)
1747                 return rc;
1748
1749         vm->bbm.bb_count[VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED]++;
1750         *bb_id = vm->bbm.next_bb_id;
1751         vm->bbm.next_bb_id++;
1752         return 0;
1753 }
1754
1755 static int virtio_mem_bbm_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1756 {
1757         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
1758         unsigned long bb_id;
1759         int rc;
1760
1761         if (!nb_bb)
1762                 return 0;
1763
1764         /* Try to plug and add unused big blocks */
1765         virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED) {
1766                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1767                         return -ENOSPC;
1768
1769                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1770                 if (!rc)
1771                         nb_bb--;
1772                 if (rc || !nb_bb)
1773                         return rc;
1774                 cond_resched();
1775         }
1776
1777         /* Try to prepare, plug and add new big blocks */
1778         while (nb_bb) {
1779                 if (!virtio_mem_could_add_memory(vm, vm->bbm.bb_size))
1780                         return -ENOSPC;
1781
1782                 rc = virtio_mem_bbm_prepare_next_bb(vm, &bb_id);
1783                 if (rc)
1784                         return rc;
1785                 rc = virtio_mem_bbm_plug_and_add_bb(vm, bb_id);
1786                 if (!rc)
1787                         nb_bb--;
1788                 if (rc)
1789                         return rc;
1790                 cond_resched();
1791         }
1792
1793         return 0;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * Try to plug the requested amount of memory.
1798  */
1799 static int virtio_mem_plug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1800 {
1801         if (vm->in_sbm)
1802                 return virtio_mem_sbm_plug_request(vm, diff);
1803         return virtio_mem_bbm_plug_request(vm, diff);
1804 }
1805
1806 /*
1807  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an offline memory block.
1808  * Will fail if any subblock cannot get unplugged (instead of skipping it).
1809  *
1810  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1811  * hotplug_mutex.
1812  *
1813  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged.
1814  */
1815 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(struct virtio_mem *vm,
1816                                                 unsigned long mb_id,
1817                                                 uint64_t *nb_sb)
1818 {
1819         int rc;
1820
1821         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_raw(vm, mb_id, nb_sb);
1822
1823         /* some subblocks might have been unplugged even on failure */
1824         if (!virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb))
1825                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1826                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL);
1827         if (rc)
1828                 return rc;
1829
1830         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1831                 /*
1832                  * Remove the block from Linux - this should never fail.
1833                  * Hinder the block from getting onlined by marking it
1834                  * unplugged. Temporarily drop the mutex, so
1835                  * any pending GOING_ONLINE requests can be serviced/rejected.
1836                  */
1837                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1838                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1839
1840                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1841                 rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
1842                 BUG_ON(rc);
1843                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1844         }
1845         return 0;
1846 }
1847
1848 /*
1849  * Unplug the given plugged subblocks of an online memory block.
1850  *
1851  * Will modify the state of the memory block.
1852  */
1853 static int virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1854                                            unsigned long mb_id, int sb_id,
1855                                            int count)
1856 {
1857         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->sbm.sb_size) * count;
1858         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1859         unsigned long start_pfn;
1860         int rc;
1861
1862         start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_mb_id_to_phys(mb_id) +
1863                              sb_id * vm->sbm.sb_size);
1864
1865         rc = virtio_mem_fake_offline(start_pfn, nr_pages);
1866         if (rc)
1867                 return rc;
1868
1869         /* Try to unplug the allocated memory */
1870         rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb(vm, mb_id, sb_id, count);
1871         if (rc) {
1872                 /* Return the memory to the buddy. */
1873                 virtio_mem_fake_online(start_pfn, nr_pages);
1874                 return rc;
1875         }
1876
1877         switch (old_state) {
1878         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1879                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1880                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL);
1881                 break;
1882         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1883                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1884                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL);
1885                 break;
1886         }
1887
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Unplug the desired number of plugged subblocks of an online memory block.
1893  * Will skip subblock that are busy.
1894  *
1895  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1896  * hotplug_mutex.
1897  *
1898  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1899  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1900  */
1901 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(struct virtio_mem *vm,
1902                                                unsigned long mb_id,
1903                                                uint64_t *nb_sb)
1904 {
1905         int rc, sb_id;
1906
1907         /* If possible, try to unplug the complete block in one shot. */
1908         if (*nb_sb >= vm->sbm.sbs_per_mb &&
1909             virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1910                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, 0,
1911                                                      vm->sbm.sbs_per_mb);
1912                 if (!rc) {
1913                         *nb_sb -= vm->sbm.sbs_per_mb;
1914                         goto unplugged;
1915                 } else if (rc != -EBUSY)
1916                         return rc;
1917         }
1918
1919         /* Fallback to single subblocks. */
1920         for (sb_id = vm->sbm.sbs_per_mb - 1; sb_id >= 0 && *nb_sb; sb_id--) {
1921                 /* Find the next candidate subblock */
1922                 while (sb_id >= 0 &&
1923                        !virtio_mem_sbm_test_sb_plugged(vm, mb_id, sb_id, 1))
1924                         sb_id--;
1925                 if (sb_id < 0)
1926                         break;
1927
1928                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_sb_online(vm, mb_id, sb_id, 1);
1929                 if (rc == -EBUSY)
1930                         continue;
1931                 else if (rc)
1932                         return rc;
1933                 *nb_sb -= 1;
1934         }
1935
1936 unplugged:
1937         /*
1938          * Once all subblocks of a memory block were unplugged, offline and
1939          * remove it. This will usually not fail, as no memory is in use
1940          * anymore - however some other notifiers might NACK the request.
1941          */
1942         if (virtio_mem_sbm_test_sb_unplugged(vm, mb_id, 0, vm->sbm.sbs_per_mb)) {
1943                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
1944                 rc = virtio_mem_sbm_offline_and_remove_mb(vm, mb_id);
1945                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
1946                 if (!rc)
1947                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
1948                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
1949         }
1950
1951         return 0;
1952 }
1953
1954 /*
1955  * Unplug the desired number of plugged subblocks of a memory block that is
1956  * already added to Linux. Will skip subblock of online memory blocks that are
1957  * busy (by the OS). Will fail if any subblock that's not busy cannot get
1958  * unplugged.
1959  *
1960  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
1961  * hotplug_mutex.
1962  *
1963  * Note: Can fail after some subblocks were successfully unplugged. Can
1964  *       return 0 even if subblocks were busy and could not get unplugged.
1965  */
1966 static int virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(struct virtio_mem *vm,
1967                                         unsigned long mb_id,
1968                                         uint64_t *nb_sb)
1969 {
1970         const int old_state = virtio_mem_sbm_get_mb_state(vm, mb_id);
1971
1972         switch (old_state) {
1973         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL:
1974         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL:
1975         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL:
1976         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE:
1977                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_online(vm, mb_id, nb_sb);
1978         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL:
1979         case VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE:
1980                 return virtio_mem_sbm_unplug_any_sb_offline(vm, mb_id, nb_sb);
1981         }
1982         return -EINVAL;
1983 }
1984
1985 static int virtio_mem_sbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
1986 {
1987         const int mb_states[] = {
1988                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL,
1989                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE,
1990                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE_PARTIAL,
1991                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL_PARTIAL,
1992                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_MOVABLE,
1993                 VIRTIO_MEM_SBM_MB_KERNEL,
1994         };
1995         uint64_t nb_sb = diff / vm->sbm.sb_size;
1996         unsigned long mb_id;
1997         int rc, i;
1998
1999         if (!nb_sb)
2000                 return 0;
2001
2002         /*
2003          * We'll drop the mutex a couple of times when it is safe to do so.
2004          * This might result in some blocks switching the state (online/offline)
2005          * and we could miss them in this run - we will retry again later.
2006          */
2007         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2008
2009         /*
2010          * We try unplug from partially plugged blocks first, to try removing
2011          * whole memory blocks along with metadata. We prioritize ZONE_MOVABLE
2012          * as it's more reliable to unplug memory and remove whole memory
2013          * blocks, and we don't want to trigger a zone imbalances by
2014          * accidentially removing too much kernel memory.
2015          */
2016         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_states); i++) {
2017                 virtio_mem_sbm_for_each_mb_rev(vm, mb_id, mb_states[i]) {
2018                         rc = virtio_mem_sbm_unplug_any_sb(vm, mb_id, &nb_sb);
2019                         if (rc || !nb_sb)
2020                                 goto out_unlock;
2021                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2022                         cond_resched();
2023                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2024                 }
2025                 if (!unplug_online && i == 1) {
2026                         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2027                         return 0;
2028                 }
2029         }
2030
2031         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2032         return nb_sb ? -EBUSY : 0;
2033 out_unlock:
2034         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2035         return rc;
2036 }
2037
2038 /*
2039  * Try to offline and remove a big block from Linux and unplug it. Will fail
2040  * with -EBUSY if some memory is busy and cannot get unplugged.
2041  *
2042  * Will modify the state of the memory block. Might temporarily drop the
2043  * hotplug_mutex.
2044  */
2045 static int virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(struct virtio_mem *vm,
2046                                                        unsigned long bb_id)
2047 {
2048         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2049         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2050         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
2051         unsigned long pfn;
2052         struct page *page;
2053         int rc;
2054
2055         if (WARN_ON_ONCE(virtio_mem_bbm_get_bb_state(vm, bb_id) !=
2056                          VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED))
2057                 return -EINVAL;
2058
2059         if (bbm_safe_unplug) {
2060                 /*
2061                  * Start by fake-offlining all memory. Once we marked the device
2062                  * block as fake-offline, all newly onlined memory will
2063                  * automatically be kept fake-offline. Protect from concurrent
2064                  * onlining/offlining until we have a consistent state.
2065                  */
2066                 mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2067                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2068                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_FAKE_OFFLINE);
2069
2070                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2071                         page = pfn_to_online_page(pfn);
2072                         if (!page)
2073                                 continue;
2074
2075                         rc = virtio_mem_fake_offline(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2076                         if (rc) {
2077                                 end_pfn = pfn;
2078                                 goto rollback_safe_unplug;
2079                         }
2080                 }
2081                 mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2082         }
2083
2084         rc = virtio_mem_bbm_offline_and_remove_bb(vm, bb_id);
2085         if (rc) {
2086                 if (bbm_safe_unplug) {
2087                         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2088                         goto rollback_safe_unplug;
2089                 }
2090                 return rc;
2091         }
2092
2093         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, bb_id);
2094         if (rc)
2095                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2096                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED);
2097         else
2098                 virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id,
2099                                             VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2100         return rc;
2101
2102 rollback_safe_unplug:
2103         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2104                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2105                 if (!page)
2106                         continue;
2107                 virtio_mem_fake_online(pfn, PAGES_PER_SECTION);
2108         }
2109         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED);
2110         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2111         return rc;
2112 }
2113
2114 /*
2115  * Test if a big block is completely offline.
2116  */
2117 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_offline(struct virtio_mem *vm,
2118                                          unsigned long bb_id)
2119 {
2120         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2121         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2122         unsigned long pfn;
2123
2124         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2125              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2126                 if (pfn_to_online_page(pfn))
2127                         return false;
2128         }
2129
2130         return true;
2131 }
2132
2133 /*
2134  * Test if a big block is completely onlined to ZONE_MOVABLE (or offline).
2135  */
2136 static bool virtio_mem_bbm_bb_is_movable(struct virtio_mem *vm,
2137                                          unsigned long bb_id)
2138 {
2139         const unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(virtio_mem_bb_id_to_phys(vm, bb_id));
2140         const unsigned long nr_pages = PFN_DOWN(vm->bbm.bb_size);
2141         struct page *page;
2142         unsigned long pfn;
2143
2144         for (pfn = start_pfn; pfn < start_pfn + nr_pages;
2145              pfn += PAGES_PER_SECTION) {
2146                 page = pfn_to_online_page(pfn);
2147                 if (!page)
2148                         continue;
2149                 if (page_zonenum(page) != ZONE_MOVABLE)
2150                         return false;
2151         }
2152
2153         return true;
2154 }
2155
2156 static int virtio_mem_bbm_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2157 {
2158         uint64_t nb_bb = diff / vm->bbm.bb_size;
2159         uint64_t bb_id;
2160         int rc, i;
2161
2162         if (!nb_bb)
2163                 return 0;
2164
2165         /*
2166          * Try to unplug big blocks. Similar to SBM, start with offline
2167          * big blocks.
2168          */
2169         for (i = 0; i < 3; i++) {
2170                 virtio_mem_bbm_for_each_bb_rev(vm, bb_id, VIRTIO_MEM_BBM_BB_ADDED) {
2171                         cond_resched();
2172
2173                         /*
2174                          * As we're holding no locks, these checks are racy,
2175                          * but we don't care.
2176                          */
2177                         if (i == 0 && !virtio_mem_bbm_bb_is_offline(vm, bb_id))
2178                                 continue;
2179                         if (i == 1 && !virtio_mem_bbm_bb_is_movable(vm, bb_id))
2180                                 continue;
2181                         rc = virtio_mem_bbm_offline_remove_and_unplug_bb(vm, bb_id);
2182                         if (rc == -EBUSY)
2183                                 continue;
2184                         if (!rc)
2185                                 nb_bb--;
2186                         if (rc || !nb_bb)
2187                                 return rc;
2188                 }
2189                 if (i == 0 && !unplug_online)
2190                         return 0;
2191         }
2192
2193         return nb_bb ? -EBUSY : 0;
2194 }
2195
2196 /*
2197  * Try to unplug the requested amount of memory.
2198  */
2199 static int virtio_mem_unplug_request(struct virtio_mem *vm, uint64_t diff)
2200 {
2201         if (vm->in_sbm)
2202                 return virtio_mem_sbm_unplug_request(vm, diff);
2203         return virtio_mem_bbm_unplug_request(vm, diff);
2204 }
2205
2206 /*
2207  * Try to unplug all blocks that couldn't be unplugged before, for example,
2208  * because the hypervisor was busy.
2209  */
2210 static int virtio_mem_unplug_pending_mb(struct virtio_mem *vm)
2211 {
2212         unsigned long id;
2213         int rc;
2214
2215         if (!vm->in_sbm) {
2216                 virtio_mem_bbm_for_each_bb(vm, id,
2217                                            VIRTIO_MEM_BBM_BB_PLUGGED) {
2218                         rc = virtio_mem_bbm_unplug_bb(vm, id);
2219                         if (rc)
2220                                 return rc;
2221                         virtio_mem_bbm_set_bb_state(vm, id,
2222                                                     VIRTIO_MEM_BBM_BB_UNUSED);
2223                 }
2224                 return 0;
2225         }
2226
2227         virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, id, VIRTIO_MEM_SBM_MB_PLUGGED) {
2228                 rc = virtio_mem_sbm_unplug_mb(vm, id);
2229                 if (rc)
2230                         return rc;
2231                 virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, id,
2232                                             VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2233         }
2234
2235         return 0;
2236 }
2237
2238 /*
2239  * Update all parts of the config that could have changed.
2240  */
2241 static void virtio_mem_refresh_config(struct virtio_mem *vm)
2242 {
2243         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2244         uint64_t new_plugged_size, usable_region_size, end_addr;
2245
2246         /* the plugged_size is just a reflection of what _we_ did previously */
2247         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2248                         &new_plugged_size);
2249         if (WARN_ON_ONCE(new_plugged_size != vm->plugged_size))
2250                 vm->plugged_size = new_plugged_size;
2251
2252         /* calculate the last usable memory block id */
2253         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config,
2254                         usable_region_size, &usable_region_size);
2255         end_addr = min(vm->addr + usable_region_size - 1,
2256                        pluggable_range.end);
2257
2258         if (vm->in_sbm) {
2259                 vm->sbm.last_usable_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(end_addr);
2260                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, memory_block_size_bytes()))
2261                         vm->sbm.last_usable_mb_id--;
2262         } else {
2263                 vm->bbm.last_usable_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm,
2264                                                                      end_addr);
2265                 if (!IS_ALIGNED(end_addr + 1, vm->bbm.bb_size))
2266                         vm->bbm.last_usable_bb_id--;
2267         }
2268         /*
2269          * If we cannot plug any of our device memory (e.g., nothing in the
2270          * usable region is addressable), the last usable memory block id will
2271          * be smaller than the first usable memory block id. We'll stop
2272          * attempting to add memory with -ENOSPC from our main loop.
2273          */
2274
2275         /* see if there is a request to change the size */
2276         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, requested_size,
2277                         &vm->requested_size);
2278
2279         dev_info(&vm->vdev->dev, "plugged size: 0x%llx", vm->plugged_size);
2280         dev_info(&vm->vdev->dev, "requested size: 0x%llx", vm->requested_size);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Workqueue function for handling plug/unplug requests and config updates.
2285  */
2286 static void virtio_mem_run_wq(struct work_struct *work)
2287 {
2288         struct virtio_mem *vm = container_of(work, struct virtio_mem, wq);
2289         uint64_t diff;
2290         int rc;
2291
2292         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2293
2294         if (vm->broken)
2295                 return;
2296
2297         atomic_set(&vm->wq_active, 1);
2298 retry:
2299         rc = 0;
2300
2301         /* Make sure we start with a clean state if there are leftovers. */
2302         if (unlikely(vm->unplug_all_required))
2303                 rc = virtio_mem_send_unplug_all_request(vm);
2304
2305         if (atomic_read(&vm->config_changed)) {
2306                 atomic_set(&vm->config_changed, 0);
2307                 virtio_mem_refresh_config(vm);
2308         }
2309
2310         /* Unplug any leftovers from previous runs */
2311         if (!rc)
2312                 rc = virtio_mem_unplug_pending_mb(vm);
2313
2314         if (!rc && vm->requested_size != vm->plugged_size) {
2315                 if (vm->requested_size > vm->plugged_size) {
2316                         diff = vm->requested_size - vm->plugged_size;
2317                         rc = virtio_mem_plug_request(vm, diff);
2318                 } else {
2319                         diff = vm->plugged_size - vm->requested_size;
2320                         rc = virtio_mem_unplug_request(vm, diff);
2321                 }
2322         }
2323
2324         switch (rc) {
2325         case 0:
2326                 vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2327                 break;
2328         case -ENOSPC:
2329                 /*
2330                  * We cannot add any more memory (alignment, physical limit)
2331                  * or we have too many offline memory blocks.
2332                  */
2333                 break;
2334         case -ETXTBSY:
2335                 /*
2336                  * The hypervisor cannot process our request right now
2337                  * (e.g., out of memory, migrating);
2338                  */
2339         case -EBUSY:
2340                 /*
2341                  * We cannot free up any memory to unplug it (all plugged memory
2342                  * is busy).
2343                  */
2344         case -ENOMEM:
2345                 /* Out of memory, try again later. */
2346                 hrtimer_start(&vm->retry_timer, ms_to_ktime(vm->retry_timer_ms),
2347                               HRTIMER_MODE_REL);
2348                 break;
2349         case -EAGAIN:
2350                 /* Retry immediately (e.g., the config changed). */
2351                 goto retry;
2352         default:
2353                 /* Unknown error, mark as broken */
2354                 dev_err(&vm->vdev->dev,
2355                         "unknown error, marking device broken: %d\n", rc);
2356                 vm->broken = true;
2357         }
2358
2359         atomic_set(&vm->wq_active, 0);
2360 }
2361
2362 static enum hrtimer_restart virtio_mem_timer_expired(struct hrtimer *timer)
2363 {
2364         struct virtio_mem *vm = container_of(timer, struct virtio_mem,
2365                                              retry_timer);
2366
2367         virtio_mem_retry(vm);
2368         vm->retry_timer_ms = min_t(unsigned int, vm->retry_timer_ms * 2,
2369                                    VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MAX_MS);
2370         return HRTIMER_NORESTART;
2371 }
2372
2373 static void virtio_mem_handle_response(struct virtqueue *vq)
2374 {
2375         struct virtio_mem *vm = vq->vdev->priv;
2376
2377         wake_up(&vm->host_resp);
2378 }
2379
2380 static int virtio_mem_init_vq(struct virtio_mem *vm)
2381 {
2382         struct virtqueue *vq;
2383
2384         vq = virtio_find_single_vq(vm->vdev, virtio_mem_handle_response,
2385                                    "guest-request");
2386         if (IS_ERR(vq))
2387                 return PTR_ERR(vq);
2388         vm->vq = vq;
2389
2390         return 0;
2391 }
2392
2393 static int virtio_mem_init(struct virtio_mem *vm)
2394 {
2395         const struct range pluggable_range = mhp_get_pluggable_range(true);
2396         uint64_t sb_size, addr;
2397         uint16_t node_id;
2398
2399         if (!vm->vdev->config->get) {
2400                 dev_err(&vm->vdev->dev, "config access disabled\n");
2401                 return -EINVAL;
2402         }
2403
2404         /*
2405          * We don't want to (un)plug or reuse any memory when in kdump. The
2406          * memory is still accessible (but not mapped).
2407          */
2408         if (is_kdump_kernel()) {
2409                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "disabled in kdump kernel\n");
2410                 return -EBUSY;
2411         }
2412
2413         /* Fetch all properties that can't change. */
2414         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, plugged_size,
2415                         &vm->plugged_size);
2416         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, block_size,
2417                         &vm->device_block_size);
2418         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, node_id,
2419                         &node_id);
2420         vm->nid = virtio_mem_translate_node_id(vm, node_id);
2421         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, addr, &vm->addr);
2422         virtio_cread_le(vm->vdev, struct virtio_mem_config, region_size,
2423                         &vm->region_size);
2424
2425         /* Determine the nid for the device based on the lowest address. */
2426         if (vm->nid == NUMA_NO_NODE)
2427                 vm->nid = memory_add_physaddr_to_nid(vm->addr);
2428
2429         /* bad device setup - warn only */
2430         if (!IS_ALIGNED(vm->addr, memory_block_size_bytes()))
2431                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2432                          "The alignment of the physical start address can make some memory unusable.\n");
2433         if (!IS_ALIGNED(vm->addr + vm->region_size, memory_block_size_bytes()))
2434                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2435                          "The alignment of the physical end address can make some memory unusable.\n");
2436         if (vm->addr < pluggable_range.start ||
2437             vm->addr + vm->region_size - 1 > pluggable_range.end)
2438                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2439                          "Some device memory is not addressable/pluggable. This can make some memory unusable.\n");
2440
2441         /* Prepare the offline threshold - make sure we can add two blocks. */
2442         vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * memory_block_size_bytes(),
2443                                       VIRTIO_MEM_DEFAULT_OFFLINE_THRESHOLD);
2444
2445         /*
2446          * We want subblocks to span at least MAX_ORDER_NR_PAGES and
2447          * pageblock_nr_pages pages. This:
2448          * - Simplifies our page onlining code (virtio_mem_online_page_cb)
2449          *   and fake page onlining code (virtio_mem_fake_online).
2450          * - Is required for now for alloc_contig_range() to work reliably -
2451          *   it doesn't properly handle smaller granularity on ZONE_NORMAL.
2452          */
2453         sb_size = max_t(uint64_t, MAX_ORDER_NR_PAGES,
2454                         pageblock_nr_pages) * PAGE_SIZE;
2455         sb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size, sb_size);
2456
2457         if (sb_size < memory_block_size_bytes() && !force_bbm) {
2458                 /* SBM: At least two subblocks per Linux memory block. */
2459                 vm->in_sbm = true;
2460                 vm->sbm.sb_size = sb_size;
2461                 vm->sbm.sbs_per_mb = memory_block_size_bytes() /
2462                                      vm->sbm.sb_size;
2463
2464                 /* Round up to the next full memory block */
2465                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2466                        memory_block_size_bytes() - 1;
2467                 vm->sbm.first_mb_id = virtio_mem_phys_to_mb_id(addr);
2468                 vm->sbm.next_mb_id = vm->sbm.first_mb_id;
2469         } else {
2470                 /* BBM: At least one Linux memory block. */
2471                 vm->bbm.bb_size = max_t(uint64_t, vm->device_block_size,
2472                                         memory_block_size_bytes());
2473
2474                 if (bbm_block_size) {
2475                         if (!is_power_of_2(bbm_block_size)) {
2476                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2477                                          "bbm_block_size is not a power of 2");
2478                         } else if (bbm_block_size < vm->bbm.bb_size) {
2479                                 dev_warn(&vm->vdev->dev,
2480                                          "bbm_block_size is too small");
2481                         } else {
2482                                 vm->bbm.bb_size = bbm_block_size;
2483                         }
2484                 }
2485
2486                 /* Round up to the next aligned big block */
2487                 addr = max_t(uint64_t, vm->addr, pluggable_range.start) +
2488                        vm->bbm.bb_size - 1;
2489                 vm->bbm.first_bb_id = virtio_mem_phys_to_bb_id(vm, addr);
2490                 vm->bbm.next_bb_id = vm->bbm.first_bb_id;
2491
2492                 /* Make sure we can add two big blocks. */
2493                 vm->offline_threshold = max_t(uint64_t, 2 * vm->bbm.bb_size,
2494                                               vm->offline_threshold);
2495         }
2496
2497         dev_info(&vm->vdev->dev, "start address: 0x%llx", vm->addr);
2498         dev_info(&vm->vdev->dev, "region size: 0x%llx", vm->region_size);
2499         dev_info(&vm->vdev->dev, "device block size: 0x%llx",
2500                  (unsigned long long)vm->device_block_size);
2501         dev_info(&vm->vdev->dev, "memory block size: 0x%lx",
2502                  memory_block_size_bytes());
2503         if (vm->in_sbm)
2504                 dev_info(&vm->vdev->dev, "subblock size: 0x%llx",
2505                          (unsigned long long)vm->sbm.sb_size);
2506         else
2507                 dev_info(&vm->vdev->dev, "big block size: 0x%llx",
2508                          (unsigned long long)vm->bbm.bb_size);
2509         if (vm->nid != NUMA_NO_NODE && IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2510                 dev_info(&vm->vdev->dev, "nid: %d", vm->nid);
2511
2512         return 0;
2513 }
2514
2515 static int virtio_mem_create_resource(struct virtio_mem *vm)
2516 {
2517         /*
2518          * When force-unloading the driver and removing the device, we
2519          * could have a garbage pointer. Duplicate the string.
2520          */
2521         const char *name = kstrdup(dev_name(&vm->vdev->dev), GFP_KERNEL);
2522
2523         if (!name)
2524                 return -ENOMEM;
2525
2526         vm->parent_resource = __request_mem_region(vm->addr, vm->region_size,
2527                                                    name, IORESOURCE_SYSTEM_RAM);
2528         if (!vm->parent_resource) {
2529                 kfree(name);
2530                 dev_warn(&vm->vdev->dev, "could not reserve device region\n");
2531                 dev_info(&vm->vdev->dev,
2532                          "reloading the driver is not supported\n");
2533                 return -EBUSY;
2534         }
2535
2536         /* The memory is not actually busy - make add_memory() work. */
2537         vm->parent_resource->flags &= ~IORESOURCE_BUSY;
2538         return 0;
2539 }
2540
2541 static void virtio_mem_delete_resource(struct virtio_mem *vm)
2542 {
2543         const char *name;
2544
2545         if (!vm->parent_resource)
2546                 return;
2547
2548         name = vm->parent_resource->name;
2549         release_resource(vm->parent_resource);
2550         kfree(vm->parent_resource);
2551         kfree(name);
2552         vm->parent_resource = NULL;
2553 }
2554
2555 static int virtio_mem_range_has_system_ram(struct resource *res, void *arg)
2556 {
2557         return 1;
2558 }
2559
2560 static bool virtio_mem_has_memory_added(struct virtio_mem *vm)
2561 {
2562         const unsigned long flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
2563
2564         return walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_NONE, flags, vm->addr,
2565                                    vm->addr + vm->region_size, NULL,
2566                                    virtio_mem_range_has_system_ram) == 1;
2567 }
2568
2569 static int virtio_mem_probe(struct virtio_device *vdev)
2570 {
2571         struct virtio_mem *vm;
2572         int rc;
2573
2574         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_req) != 24);
2575         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct virtio_mem_resp) != 10);
2576
2577         vdev->priv = vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2578         if (!vm)
2579                 return -ENOMEM;
2580
2581         init_waitqueue_head(&vm->host_resp);
2582         vm->vdev = vdev;
2583         INIT_WORK(&vm->wq, virtio_mem_run_wq);
2584         mutex_init(&vm->hotplug_mutex);
2585         INIT_LIST_HEAD(&vm->next);
2586         spin_lock_init(&vm->removal_lock);
2587         hrtimer_init(&vm->retry_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2588         vm->retry_timer.function = virtio_mem_timer_expired;
2589         vm->retry_timer_ms = VIRTIO_MEM_RETRY_TIMER_MIN_MS;
2590
2591         /* register the virtqueue */
2592         rc = virtio_mem_init_vq(vm);
2593         if (rc)
2594                 goto out_free_vm;
2595
2596         /* initialize the device by querying the config */
2597         rc = virtio_mem_init(vm);
2598         if (rc)
2599                 goto out_del_vq;
2600
2601         /* create the parent resource for all memory */
2602         rc = virtio_mem_create_resource(vm);
2603         if (rc)
2604                 goto out_del_vq;
2605
2606         /*
2607          * If we still have memory plugged, we have to unplug all memory first.
2608          * Registering our parent resource makes sure that this memory isn't
2609          * actually in use (e.g., trying to reload the driver).
2610          */
2611         if (vm->plugged_size) {
2612                 vm->unplug_all_required = true;
2613                 dev_info(&vm->vdev->dev, "unplugging all memory is required\n");
2614         }
2615
2616         /* register callbacks */
2617         vm->memory_notifier.notifier_call = virtio_mem_memory_notifier_cb;
2618         rc = register_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2619         if (rc)
2620                 goto out_del_resource;
2621         rc = register_virtio_mem_device(vm);
2622         if (rc)
2623                 goto out_unreg_mem;
2624
2625         virtio_device_ready(vdev);
2626
2627         /* trigger a config update to start processing the requested_size */
2628         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2629         queue_work(system_freezable_wq, &vm->wq);
2630
2631         return 0;
2632 out_unreg_mem:
2633         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2634 out_del_resource:
2635         virtio_mem_delete_resource(vm);
2636 out_del_vq:
2637         vdev->config->del_vqs(vdev);
2638 out_free_vm:
2639         kfree(vm);
2640         vdev->priv = NULL;
2641
2642         return rc;
2643 }
2644
2645 static void virtio_mem_remove(struct virtio_device *vdev)
2646 {
2647         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2648         unsigned long mb_id;
2649         int rc;
2650
2651         /*
2652          * Make sure the workqueue won't be triggered anymore and no memory
2653          * blocks can be onlined/offlined until we're finished here.
2654          */
2655         mutex_lock(&vm->hotplug_mutex);
2656         spin_lock_irq(&vm->removal_lock);
2657         vm->removing = true;
2658         spin_unlock_irq(&vm->removal_lock);
2659         mutex_unlock(&vm->hotplug_mutex);
2660
2661         /* wait until the workqueue stopped */
2662         cancel_work_sync(&vm->wq);
2663         hrtimer_cancel(&vm->retry_timer);
2664
2665         if (vm->in_sbm) {
2666                 /*
2667                  * After we unregistered our callbacks, user space can online
2668                  * partially plugged offline blocks. Make sure to remove them.
2669                  */
2670                 virtio_mem_sbm_for_each_mb(vm, mb_id,
2671                                            VIRTIO_MEM_SBM_MB_OFFLINE_PARTIAL) {
2672                         rc = virtio_mem_sbm_remove_mb(vm, mb_id);
2673                         BUG_ON(rc);
2674                         virtio_mem_sbm_set_mb_state(vm, mb_id,
2675                                                     VIRTIO_MEM_SBM_MB_UNUSED);
2676                 }
2677                 /*
2678                  * After we unregistered our callbacks, user space can no longer
2679                  * offline partially plugged online memory blocks. No need to
2680                  * worry about them.
2681                  */
2682         }
2683
2684         /* unregister callbacks */
2685         unregister_virtio_mem_device(vm);
2686         unregister_memory_notifier(&vm->memory_notifier);
2687
2688         /*
2689          * There is no way we could reliably remove all memory we have added to
2690          * the system. And there is no way to stop the driver/device from going
2691          * away. Warn at least.
2692          */
2693         if (virtio_mem_has_memory_added(vm)) {
2694                 dev_warn(&vdev->dev, "device still has system memory added\n");
2695         } else {
2696                 virtio_mem_delete_resource(vm);
2697                 kfree_const(vm->resource_name);
2698         }
2699
2700         /* remove all tracking data - no locking needed */
2701         if (vm->in_sbm) {
2702                 vfree(vm->sbm.mb_states);
2703                 vfree(vm->sbm.sb_states);
2704         } else {
2705                 vfree(vm->bbm.bb_states);
2706         }
2707
2708         /* reset the device and cleanup the queues */
2709         vdev->config->reset(vdev);
2710         vdev->config->del_vqs(vdev);
2711
2712         kfree(vm);
2713         vdev->priv = NULL;
2714 }
2715
2716 static void virtio_mem_config_changed(struct virtio_device *vdev)
2717 {
2718         struct virtio_mem *vm = vdev->priv;
2719
2720         atomic_set(&vm->config_changed, 1);
2721         virtio_mem_retry(vm);
2722 }
2723
2724 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2725 static int virtio_mem_freeze(struct virtio_device *vdev)
2726 {
2727         /*
2728          * When restarting the VM, all memory is usually unplugged. Don't
2729          * allow to suspend/hibernate.
2730          */
2731         dev_err(&vdev->dev, "save/restore not supported.\n");
2732         return -EPERM;
2733 }
2734
2735 static int virtio_mem_restore(struct virtio_device *vdev)
2736 {
2737         return -EPERM;
2738 }
2739 #endif
2740
2741 static unsigned int virtio_mem_features[] = {
2742 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_ACPI_NUMA)
2743         VIRTIO_MEM_F_ACPI_PXM,
2744 #endif
2745 };
2746
2747 static const struct virtio_device_id virtio_mem_id_table[] = {
2748         { VIRTIO_ID_MEM, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
2749         { 0 },
2750 };
2751
2752 static struct virtio_driver virtio_mem_driver = {
2753         .feature_table = virtio_mem_features,
2754         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(virtio_mem_features),
2755         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
2756         .driver.owner = THIS_MODULE,
2757         .id_table = virtio_mem_id_table,
2758         .probe = virtio_mem_probe,
2759         .remove = virtio_mem_remove,
2760         .config_changed = virtio_mem_config_changed,
2761 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
2762         .freeze =       virtio_mem_freeze,
2763         .restore =      virtio_mem_restore,
2764 #endif
2765 };
2766
2767 module_virtio_driver(virtio_mem_driver);
2768 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, virtio_mem_id_table);
2769 MODULE_AUTHOR("David Hildenbrand <david@redhat.com>");
2770 MODULE_DESCRIPTION("Virtio-mem driver");
2771 MODULE_LICENSE("GPL");