Merge tag 'arm-soc-5.13' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/soc/soc
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memory_hotplug.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/memory_hotplug.c
4  *
5  *  Copyright (C)
6  */
7
8 #include <linux/stddef.h>
9 #include <linux/mm.h>
10 #include <linux/sched/signal.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/interrupt.h>
13 #include <linux/pagemap.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/export.h>
16 #include <linux/pagevec.h>
17 #include <linux/writeback.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/sysctl.h>
20 #include <linux/cpu.h>
21 #include <linux/memory.h>
22 #include <linux/memremap.h>
23 #include <linux/memory_hotplug.h>
24 #include <linux/highmem.h>
25 #include <linux/vmalloc.h>
26 #include <linux/ioport.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/migrate.h>
29 #include <linux/page-isolation.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/suspend.h>
32 #include <linux/mm_inline.h>
33 #include <linux/firmware-map.h>
34 #include <linux/stop_machine.h>
35 #include <linux/hugetlb.h>
36 #include <linux/memblock.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/rmap.h>
39
40 #include <asm/tlbflush.h>
41
42 #include "internal.h"
43 #include "shuffle.h"
44
45 /*
46  * online_page_callback contains pointer to current page onlining function.
47  * Initially it is generic_online_page(). If it is required it could be
48  * changed by calling set_online_page_callback() for callback registration
49  * and restore_online_page_callback() for generic callback restore.
50  */
51
52 static online_page_callback_t online_page_callback = generic_online_page;
53 static DEFINE_MUTEX(online_page_callback_lock);
54
55 DEFINE_STATIC_PERCPU_RWSEM(mem_hotplug_lock);
56
57 void get_online_mems(void)
58 {
59         percpu_down_read(&mem_hotplug_lock);
60 }
61
62 void put_online_mems(void)
63 {
64         percpu_up_read(&mem_hotplug_lock);
65 }
66
67 bool movable_node_enabled = false;
68
69 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_DEFAULT_ONLINE
70 int mhp_default_online_type = MMOP_OFFLINE;
71 #else
72 int mhp_default_online_type = MMOP_ONLINE;
73 #endif
74
75 static int __init setup_memhp_default_state(char *str)
76 {
77         const int online_type = mhp_online_type_from_str(str);
78
79         if (online_type >= 0)
80                 mhp_default_online_type = online_type;
81
82         return 1;
83 }
84 __setup("memhp_default_state=", setup_memhp_default_state);
85
86 void mem_hotplug_begin(void)
87 {
88         cpus_read_lock();
89         percpu_down_write(&mem_hotplug_lock);
90 }
91
92 void mem_hotplug_done(void)
93 {
94         percpu_up_write(&mem_hotplug_lock);
95         cpus_read_unlock();
96 }
97
98 u64 max_mem_size = U64_MAX;
99
100 /* add this memory to iomem resource */
101 static struct resource *register_memory_resource(u64 start, u64 size,
102                                                  const char *resource_name)
103 {
104         struct resource *res;
105         unsigned long flags =  IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
106
107         if (strcmp(resource_name, "System RAM"))
108                 flags |= IORESOURCE_SYSRAM_DRIVER_MANAGED;
109
110         if (!mhp_range_allowed(start, size, true))
111                 return ERR_PTR(-E2BIG);
112
113         /*
114          * Make sure value parsed from 'mem=' only restricts memory adding
115          * while booting, so that memory hotplug won't be impacted. Please
116          * refer to document of 'mem=' in kernel-parameters.txt for more
117          * details.
118          */
119         if (start + size > max_mem_size && system_state < SYSTEM_RUNNING)
120                 return ERR_PTR(-E2BIG);
121
122         /*
123          * Request ownership of the new memory range.  This might be
124          * a child of an existing resource that was present but
125          * not marked as busy.
126          */
127         res = __request_region(&iomem_resource, start, size,
128                                resource_name, flags);
129
130         if (!res) {
131                 pr_debug("Unable to reserve System RAM region: %016llx->%016llx\n",
132                                 start, start + size);
133                 return ERR_PTR(-EEXIST);
134         }
135         return res;
136 }
137
138 static void release_memory_resource(struct resource *res)
139 {
140         if (!res)
141                 return;
142         release_resource(res);
143         kfree(res);
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE
147 void get_page_bootmem(unsigned long info,  struct page *page,
148                       unsigned long type)
149 {
150         page->freelist = (void *)type;
151         SetPagePrivate(page);
152         set_page_private(page, info);
153         page_ref_inc(page);
154 }
155
156 void put_page_bootmem(struct page *page)
157 {
158         unsigned long type;
159
160         type = (unsigned long) page->freelist;
161         BUG_ON(type < MEMORY_HOTPLUG_MIN_BOOTMEM_TYPE ||
162                type > MEMORY_HOTPLUG_MAX_BOOTMEM_TYPE);
163
164         if (page_ref_dec_return(page) == 1) {
165                 page->freelist = NULL;
166                 ClearPagePrivate(page);
167                 set_page_private(page, 0);
168                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
169                 free_reserved_page(page);
170         }
171 }
172
173 #ifdef CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE
174 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
175 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
176 {
177         unsigned long mapsize, section_nr, i;
178         struct mem_section *ms;
179         struct page *page, *memmap;
180         struct mem_section_usage *usage;
181
182         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
183         ms = __nr_to_section(section_nr);
184
185         /* Get section's memmap address */
186         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
187
188         /*
189          * Get page for the memmap's phys address
190          * XXX: need more consideration for sparse_vmemmap...
191          */
192         page = virt_to_page(memmap);
193         mapsize = sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION;
194         mapsize = PAGE_ALIGN(mapsize) >> PAGE_SHIFT;
195
196         /* remember memmap's page */
197         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
198                 get_page_bootmem(section_nr, page, SECTION_INFO);
199
200         usage = ms->usage;
201         page = virt_to_page(usage);
202
203         mapsize = PAGE_ALIGN(mem_section_usage_size()) >> PAGE_SHIFT;
204
205         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
206                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
207
208 }
209 #else /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
210 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
211 {
212         unsigned long mapsize, section_nr, i;
213         struct mem_section *ms;
214         struct page *page, *memmap;
215         struct mem_section_usage *usage;
216
217         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
218         ms = __nr_to_section(section_nr);
219
220         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
221
222         register_page_bootmem_memmap(section_nr, memmap, PAGES_PER_SECTION);
223
224         usage = ms->usage;
225         page = virt_to_page(usage);
226
227         mapsize = PAGE_ALIGN(mem_section_usage_size()) >> PAGE_SHIFT;
228
229         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
230                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
231 }
232 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
233
234 void __init register_page_bootmem_info_node(struct pglist_data *pgdat)
235 {
236         unsigned long i, pfn, end_pfn, nr_pages;
237         int node = pgdat->node_id;
238         struct page *page;
239
240         nr_pages = PAGE_ALIGN(sizeof(struct pglist_data)) >> PAGE_SHIFT;
241         page = virt_to_page(pgdat);
242
243         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
244                 get_page_bootmem(node, page, NODE_INFO);
245
246         pfn = pgdat->node_start_pfn;
247         end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
248
249         /* register section info */
250         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
251                 /*
252                  * Some platforms can assign the same pfn to multiple nodes - on
253                  * node0 as well as nodeN.  To avoid registering a pfn against
254                  * multiple nodes we check that this pfn does not already
255                  * reside in some other nodes.
256                  */
257                 if (pfn_valid(pfn) && (early_pfn_to_nid(pfn) == node))
258                         register_page_bootmem_info_section(pfn);
259         }
260 }
261 #endif /* CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE */
262
263 static int check_pfn_span(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
264                 const char *reason)
265 {
266         /*
267          * Disallow all operations smaller than a sub-section and only
268          * allow operations smaller than a section for
269          * SPARSEMEM_VMEMMAP. Note that check_hotplug_memory_range()
270          * enforces a larger memory_block_size_bytes() granularity for
271          * memory that will be marked online, so this check should only
272          * fire for direct arch_{add,remove}_memory() users outside of
273          * add_memory_resource().
274          */
275         unsigned long min_align;
276
277         if (IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP))
278                 min_align = PAGES_PER_SUBSECTION;
279         else
280                 min_align = PAGES_PER_SECTION;
281         if (!IS_ALIGNED(pfn, min_align)
282                         || !IS_ALIGNED(nr_pages, min_align)) {
283                 WARN(1, "Misaligned __%s_pages start: %#lx end: #%lx\n",
284                                 reason, pfn, pfn + nr_pages - 1);
285                 return -EINVAL;
286         }
287         return 0;
288 }
289
290 /*
291  * Return page for the valid pfn only if the page is online. All pfn
292  * walkers which rely on the fully initialized page->flags and others
293  * should use this rather than pfn_valid && pfn_to_page
294  */
295 struct page *pfn_to_online_page(unsigned long pfn)
296 {
297         unsigned long nr = pfn_to_section_nr(pfn);
298         struct dev_pagemap *pgmap;
299         struct mem_section *ms;
300
301         if (nr >= NR_MEM_SECTIONS)
302                 return NULL;
303
304         ms = __nr_to_section(nr);
305         if (!online_section(ms))
306                 return NULL;
307
308         /*
309          * Save some code text when online_section() +
310          * pfn_section_valid() are sufficient.
311          */
312         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID) && !pfn_valid(pfn))
313                 return NULL;
314
315         if (!pfn_section_valid(ms, pfn))
316                 return NULL;
317
318         if (!online_device_section(ms))
319                 return pfn_to_page(pfn);
320
321         /*
322          * Slowpath: when ZONE_DEVICE collides with
323          * ZONE_{NORMAL,MOVABLE} within the same section some pfns in
324          * the section may be 'offline' but 'valid'. Only
325          * get_dev_pagemap() can determine sub-section online status.
326          */
327         pgmap = get_dev_pagemap(pfn, NULL);
328         put_dev_pagemap(pgmap);
329
330         /* The presence of a pgmap indicates ZONE_DEVICE offline pfn */
331         if (pgmap)
332                 return NULL;
333
334         return pfn_to_page(pfn);
335 }
336 EXPORT_SYMBOL_GPL(pfn_to_online_page);
337
338 /*
339  * Reasonably generic function for adding memory.  It is
340  * expected that archs that support memory hotplug will
341  * call this function after deciding the zone to which to
342  * add the new pages.
343  */
344 int __ref __add_pages(int nid, unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
345                 struct mhp_params *params)
346 {
347         const unsigned long end_pfn = pfn + nr_pages;
348         unsigned long cur_nr_pages;
349         int err;
350         struct vmem_altmap *altmap = params->altmap;
351
352         if (WARN_ON_ONCE(!params->pgprot.pgprot))
353                 return -EINVAL;
354
355         VM_BUG_ON(!mhp_range_allowed(PFN_PHYS(pfn), nr_pages * PAGE_SIZE, false));
356
357         if (altmap) {
358                 /*
359                  * Validate altmap is within bounds of the total request
360                  */
361                 if (altmap->base_pfn != pfn
362                                 || vmem_altmap_offset(altmap) > nr_pages) {
363                         pr_warn_once("memory add fail, invalid altmap\n");
364                         return -EINVAL;
365                 }
366                 altmap->alloc = 0;
367         }
368
369         err = check_pfn_span(pfn, nr_pages, "add");
370         if (err)
371                 return err;
372
373         for (; pfn < end_pfn; pfn += cur_nr_pages) {
374                 /* Select all remaining pages up to the next section boundary */
375                 cur_nr_pages = min(end_pfn - pfn,
376                                    SECTION_ALIGN_UP(pfn + 1) - pfn);
377                 err = sparse_add_section(nid, pfn, cur_nr_pages, altmap);
378                 if (err)
379                         break;
380                 cond_resched();
381         }
382         vmemmap_populate_print_last();
383         return err;
384 }
385
386 /* find the smallest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn) */
387 static unsigned long find_smallest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
388                                      unsigned long start_pfn,
389                                      unsigned long end_pfn)
390 {
391         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn += PAGES_PER_SUBSECTION) {
392                 if (unlikely(!pfn_to_online_page(start_pfn)))
393                         continue;
394
395                 if (unlikely(pfn_to_nid(start_pfn) != nid))
396                         continue;
397
398                 if (zone != page_zone(pfn_to_page(start_pfn)))
399                         continue;
400
401                 return start_pfn;
402         }
403
404         return 0;
405 }
406
407 /* find the biggest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn). */
408 static unsigned long find_biggest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
409                                     unsigned long start_pfn,
410                                     unsigned long end_pfn)
411 {
412         unsigned long pfn;
413
414         /* pfn is the end pfn of a memory section. */
415         pfn = end_pfn - 1;
416         for (; pfn >= start_pfn; pfn -= PAGES_PER_SUBSECTION) {
417                 if (unlikely(!pfn_to_online_page(pfn)))
418                         continue;
419
420                 if (unlikely(pfn_to_nid(pfn) != nid))
421                         continue;
422
423                 if (zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
424                         continue;
425
426                 return pfn;
427         }
428
429         return 0;
430 }
431
432 static void shrink_zone_span(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
433                              unsigned long end_pfn)
434 {
435         unsigned long pfn;
436         int nid = zone_to_nid(zone);
437
438         zone_span_writelock(zone);
439         if (zone->zone_start_pfn == start_pfn) {
440                 /*
441                  * If the section is smallest section in the zone, it need
442                  * shrink zone->zone_start_pfn and zone->zone_spanned_pages.
443                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
444                  * for shrinking zone.
445                  */
446                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, zone, end_pfn,
447                                                 zone_end_pfn(zone));
448                 if (pfn) {
449                         zone->spanned_pages = zone_end_pfn(zone) - pfn;
450                         zone->zone_start_pfn = pfn;
451                 } else {
452                         zone->zone_start_pfn = 0;
453                         zone->spanned_pages = 0;
454                 }
455         } else if (zone_end_pfn(zone) == end_pfn) {
456                 /*
457                  * If the section is biggest section in the zone, it need
458                  * shrink zone->spanned_pages.
459                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
460                  * shrinking zone.
461                  */
462                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, zone, zone->zone_start_pfn,
463                                                start_pfn);
464                 if (pfn)
465                         zone->spanned_pages = pfn - zone->zone_start_pfn + 1;
466                 else {
467                         zone->zone_start_pfn = 0;
468                         zone->spanned_pages = 0;
469                 }
470         }
471         zone_span_writeunlock(zone);
472 }
473
474 static void update_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat)
475 {
476         unsigned long node_start_pfn = 0, node_end_pfn = 0;
477         struct zone *zone;
478
479         for (zone = pgdat->node_zones;
480              zone < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; zone++) {
481                 unsigned long end_pfn = zone_end_pfn(zone);
482
483                 /* No need to lock the zones, they can't change. */
484                 if (!zone->spanned_pages)
485                         continue;
486                 if (!node_end_pfn) {
487                         node_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
488                         node_end_pfn = end_pfn;
489                         continue;
490                 }
491
492                 if (end_pfn > node_end_pfn)
493                         node_end_pfn = end_pfn;
494                 if (zone->zone_start_pfn < node_start_pfn)
495                         node_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
496         }
497
498         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
499         pgdat->node_spanned_pages = node_end_pfn - node_start_pfn;
500 }
501
502 void __ref remove_pfn_range_from_zone(struct zone *zone,
503                                       unsigned long start_pfn,
504                                       unsigned long nr_pages)
505 {
506         const unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
507         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
508         unsigned long pfn, cur_nr_pages, flags;
509
510         /* Poison struct pages because they are now uninitialized again. */
511         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += cur_nr_pages) {
512                 cond_resched();
513
514                 /* Select all remaining pages up to the next section boundary */
515                 cur_nr_pages =
516                         min(end_pfn - pfn, SECTION_ALIGN_UP(pfn + 1) - pfn);
517                 page_init_poison(pfn_to_page(pfn),
518                                  sizeof(struct page) * cur_nr_pages);
519         }
520
521 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
522         /*
523          * Zone shrinking code cannot properly deal with ZONE_DEVICE. So
524          * we will not try to shrink the zones - which is okay as
525          * set_zone_contiguous() cannot deal with ZONE_DEVICE either way.
526          */
527         if (zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE)
528                 return;
529 #endif
530
531         clear_zone_contiguous(zone);
532
533         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
534         shrink_zone_span(zone, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
535         update_pgdat_span(pgdat);
536         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
537
538         set_zone_contiguous(zone);
539 }
540
541 static void __remove_section(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
542                              unsigned long map_offset,
543                              struct vmem_altmap *altmap)
544 {
545         struct mem_section *ms = __pfn_to_section(pfn);
546
547         if (WARN_ON_ONCE(!valid_section(ms)))
548                 return;
549
550         sparse_remove_section(ms, pfn, nr_pages, map_offset, altmap);
551 }
552
553 /**
554  * __remove_pages() - remove sections of pages
555  * @pfn: starting pageframe (must be aligned to start of a section)
556  * @nr_pages: number of pages to remove (must be multiple of section size)
557  * @altmap: alternative device page map or %NULL if default memmap is used
558  *
559  * Generic helper function to remove section mappings and sysfs entries
560  * for the section of the memory we are removing. Caller needs to make
561  * sure that pages are marked reserved and zones are adjust properly by
562  * calling offline_pages().
563  */
564 void __remove_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
565                     struct vmem_altmap *altmap)
566 {
567         const unsigned long end_pfn = pfn + nr_pages;
568         unsigned long cur_nr_pages;
569         unsigned long map_offset = 0;
570
571         map_offset = vmem_altmap_offset(altmap);
572
573         if (check_pfn_span(pfn, nr_pages, "remove"))
574                 return;
575
576         for (; pfn < end_pfn; pfn += cur_nr_pages) {
577                 cond_resched();
578                 /* Select all remaining pages up to the next section boundary */
579                 cur_nr_pages = min(end_pfn - pfn,
580                                    SECTION_ALIGN_UP(pfn + 1) - pfn);
581                 __remove_section(pfn, cur_nr_pages, map_offset, altmap);
582                 map_offset = 0;
583         }
584 }
585
586 int set_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
587 {
588         int rc = -EINVAL;
589
590         get_online_mems();
591         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
592
593         if (online_page_callback == generic_online_page) {
594                 online_page_callback = callback;
595                 rc = 0;
596         }
597
598         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
599         put_online_mems();
600
601         return rc;
602 }
603 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_online_page_callback);
604
605 int restore_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
606 {
607         int rc = -EINVAL;
608
609         get_online_mems();
610         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
611
612         if (online_page_callback == callback) {
613                 online_page_callback = generic_online_page;
614                 rc = 0;
615         }
616
617         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
618         put_online_mems();
619
620         return rc;
621 }
622 EXPORT_SYMBOL_GPL(restore_online_page_callback);
623
624 void generic_online_page(struct page *page, unsigned int order)
625 {
626         /*
627          * Freeing the page with debug_pagealloc enabled will try to unmap it,
628          * so we should map it first. This is better than introducing a special
629          * case in page freeing fast path.
630          */
631         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
632         __free_pages_core(page, order);
633         totalram_pages_add(1UL << order);
634 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
635         if (PageHighMem(page))
636                 totalhigh_pages_add(1UL << order);
637 #endif
638 }
639 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_online_page);
640
641 static void online_pages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
642 {
643         const unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
644         unsigned long pfn;
645
646         /*
647          * Online the pages in MAX_ORDER - 1 aligned chunks. The callback might
648          * decide to not expose all pages to the buddy (e.g., expose them
649          * later). We account all pages as being online and belonging to this
650          * zone ("present").
651          */
652         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES)
653                 (*online_page_callback)(pfn_to_page(pfn), MAX_ORDER - 1);
654
655         /* mark all involved sections as online */
656         online_mem_sections(start_pfn, end_pfn);
657 }
658
659 /* check which state of node_states will be changed when online memory */
660 static void node_states_check_changes_online(unsigned long nr_pages,
661         struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
662 {
663         int nid = zone_to_nid(zone);
664
665         arg->status_change_nid = NUMA_NO_NODE;
666         arg->status_change_nid_normal = NUMA_NO_NODE;
667         arg->status_change_nid_high = NUMA_NO_NODE;
668
669         if (!node_state(nid, N_MEMORY))
670                 arg->status_change_nid = nid;
671         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && !node_state(nid, N_NORMAL_MEMORY))
672                 arg->status_change_nid_normal = nid;
673 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
674         if (zone_idx(zone) <= ZONE_HIGHMEM && !node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
675                 arg->status_change_nid_high = nid;
676 #endif
677 }
678
679 static void node_states_set_node(int node, struct memory_notify *arg)
680 {
681         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
682                 node_set_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
683
684         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
685                 node_set_state(node, N_HIGH_MEMORY);
686
687         if (arg->status_change_nid >= 0)
688                 node_set_state(node, N_MEMORY);
689 }
690
691 static void __meminit resize_zone_range(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
692                 unsigned long nr_pages)
693 {
694         unsigned long old_end_pfn = zone_end_pfn(zone);
695
696         if (zone_is_empty(zone) || start_pfn < zone->zone_start_pfn)
697                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
698
699         zone->spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - zone->zone_start_pfn;
700 }
701
702 static void __meminit resize_pgdat_range(struct pglist_data *pgdat, unsigned long start_pfn,
703                                      unsigned long nr_pages)
704 {
705         unsigned long old_end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
706
707         if (!pgdat->node_spanned_pages || start_pfn < pgdat->node_start_pfn)
708                 pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
709
710         pgdat->node_spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - pgdat->node_start_pfn;
711
712 }
713
714 static void section_taint_zone_device(unsigned long pfn)
715 {
716         struct mem_section *ms = __pfn_to_section(pfn);
717
718         ms->section_mem_map |= SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
719 }
720
721 /*
722  * Associate the pfn range with the given zone, initializing the memmaps
723  * and resizing the pgdat/zone data to span the added pages. After this
724  * call, all affected pages are PG_reserved.
725  *
726  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
727  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
728  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
729  */
730 void __ref move_pfn_range_to_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
731                                   unsigned long nr_pages,
732                                   struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
733 {
734         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
735         int nid = pgdat->node_id;
736         unsigned long flags;
737
738         clear_zone_contiguous(zone);
739
740         /* TODO Huh pgdat is irqsave while zone is not. It used to be like that before */
741         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
742         zone_span_writelock(zone);
743         if (zone_is_empty(zone))
744                 init_currently_empty_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
745         resize_zone_range(zone, start_pfn, nr_pages);
746         zone_span_writeunlock(zone);
747         resize_pgdat_range(pgdat, start_pfn, nr_pages);
748         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
749
750         /*
751          * Subsection population requires care in pfn_to_online_page().
752          * Set the taint to enable the slow path detection of
753          * ZONE_DEVICE pages in an otherwise  ZONE_{NORMAL,MOVABLE}
754          * section.
755          */
756         if (zone_is_zone_device(zone)) {
757                 if (!IS_ALIGNED(start_pfn, PAGES_PER_SECTION))
758                         section_taint_zone_device(start_pfn);
759                 if (!IS_ALIGNED(start_pfn + nr_pages, PAGES_PER_SECTION))
760                         section_taint_zone_device(start_pfn + nr_pages);
761         }
762
763         /*
764          * TODO now we have a visible range of pages which are not associated
765          * with their zone properly. Not nice but set_pfnblock_flags_mask
766          * expects the zone spans the pfn range. All the pages in the range
767          * are reserved so nobody should be touching them so we should be safe
768          */
769         memmap_init_range(nr_pages, nid, zone_idx(zone), start_pfn, 0,
770                          MEMINIT_HOTPLUG, altmap, migratetype);
771
772         set_zone_contiguous(zone);
773 }
774
775 /*
776  * Returns a default kernel memory zone for the given pfn range.
777  * If no kernel zone covers this pfn range it will automatically go
778  * to the ZONE_NORMAL.
779  */
780 static struct zone *default_kernel_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
781                 unsigned long nr_pages)
782 {
783         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
784         int zid;
785
786         for (zid = 0; zid <= ZONE_NORMAL; zid++) {
787                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
788
789                 if (zone_intersects(zone, start_pfn, nr_pages))
790                         return zone;
791         }
792
793         return &pgdat->node_zones[ZONE_NORMAL];
794 }
795
796 static inline struct zone *default_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
797                 unsigned long nr_pages)
798 {
799         struct zone *kernel_zone = default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn,
800                         nr_pages);
801         struct zone *movable_zone = &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
802         bool in_kernel = zone_intersects(kernel_zone, start_pfn, nr_pages);
803         bool in_movable = zone_intersects(movable_zone, start_pfn, nr_pages);
804
805         /*
806          * We inherit the existing zone in a simple case where zones do not
807          * overlap in the given range
808          */
809         if (in_kernel ^ in_movable)
810                 return (in_kernel) ? kernel_zone : movable_zone;
811
812         /*
813          * If the range doesn't belong to any zone or two zones overlap in the
814          * given range then we use movable zone only if movable_node is
815          * enabled because we always online to a kernel zone by default.
816          */
817         return movable_node_enabled ? movable_zone : kernel_zone;
818 }
819
820 struct zone * zone_for_pfn_range(int online_type, int nid, unsigned start_pfn,
821                 unsigned long nr_pages)
822 {
823         if (online_type == MMOP_ONLINE_KERNEL)
824                 return default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
825
826         if (online_type == MMOP_ONLINE_MOVABLE)
827                 return &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
828
829         return default_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
830 }
831
832 int __ref online_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages,
833                        int online_type, int nid)
834 {
835         unsigned long flags;
836         struct zone *zone;
837         int need_zonelists_rebuild = 0;
838         int ret;
839         struct memory_notify arg;
840
841         /* We can only online full sections (e.g., SECTION_IS_ONLINE) */
842         if (WARN_ON_ONCE(!nr_pages ||
843                          !IS_ALIGNED(pfn | nr_pages, PAGES_PER_SECTION)))
844                 return -EINVAL;
845
846         mem_hotplug_begin();
847
848         /* associate pfn range with the zone */
849         zone = zone_for_pfn_range(online_type, nid, pfn, nr_pages);
850         move_pfn_range_to_zone(zone, pfn, nr_pages, NULL, MIGRATE_ISOLATE);
851
852         arg.start_pfn = pfn;
853         arg.nr_pages = nr_pages;
854         node_states_check_changes_online(nr_pages, zone, &arg);
855
856         ret = memory_notify(MEM_GOING_ONLINE, &arg);
857         ret = notifier_to_errno(ret);
858         if (ret)
859                 goto failed_addition;
860
861         /*
862          * Fixup the number of isolated pageblocks before marking the sections
863          * onlining, such that undo_isolate_page_range() works correctly.
864          */
865         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
866         zone->nr_isolate_pageblock += nr_pages / pageblock_nr_pages;
867         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
868
869         /*
870          * If this zone is not populated, then it is not in zonelist.
871          * This means the page allocator ignores this zone.
872          * So, zonelist must be updated after online.
873          */
874         if (!populated_zone(zone)) {
875                 need_zonelists_rebuild = 1;
876                 setup_zone_pageset(zone);
877         }
878
879         online_pages_range(pfn, nr_pages);
880         zone->present_pages += nr_pages;
881
882         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
883         zone->zone_pgdat->node_present_pages += nr_pages;
884         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
885
886         node_states_set_node(nid, &arg);
887         if (need_zonelists_rebuild)
888                 build_all_zonelists(NULL);
889         zone_pcp_update(zone);
890
891         /* Basic onlining is complete, allow allocation of onlined pages. */
892         undo_isolate_page_range(pfn, pfn + nr_pages, MIGRATE_MOVABLE);
893
894         /*
895          * Freshly onlined pages aren't shuffled (e.g., all pages are placed to
896          * the tail of the freelist when undoing isolation). Shuffle the whole
897          * zone to make sure the just onlined pages are properly distributed
898          * across the whole freelist - to create an initial shuffle.
899          */
900         shuffle_zone(zone);
901
902         init_per_zone_wmark_min();
903
904         kswapd_run(nid);
905         kcompactd_run(nid);
906
907         writeback_set_ratelimit();
908
909         memory_notify(MEM_ONLINE, &arg);
910         mem_hotplug_done();
911         return 0;
912
913 failed_addition:
914         pr_debug("online_pages [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
915                  (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
916                  (((unsigned long long) pfn + nr_pages) << PAGE_SHIFT) - 1);
917         memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
918         remove_pfn_range_from_zone(zone, pfn, nr_pages);
919         mem_hotplug_done();
920         return ret;
921 }
922 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE */
923
924 static void reset_node_present_pages(pg_data_t *pgdat)
925 {
926         struct zone *z;
927
928         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
929                 z->present_pages = 0;
930
931         pgdat->node_present_pages = 0;
932 }
933
934 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
935 static pg_data_t __ref *hotadd_new_pgdat(int nid)
936 {
937         struct pglist_data *pgdat;
938
939         pgdat = NODE_DATA(nid);
940         if (!pgdat) {
941                 pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
942                 if (!pgdat)
943                         return NULL;
944
945                 pgdat->per_cpu_nodestats =
946                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
947                 arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
948         } else {
949                 int cpu;
950                 /*
951                  * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
952                  * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
953                  * when it starts in the near future.
954                  */
955                 pgdat->nr_zones = 0;
956                 pgdat->kswapd_order = 0;
957                 pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
958                 for_each_online_cpu(cpu) {
959                         struct per_cpu_nodestat *p;
960
961                         p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
962                         memset(p, 0, sizeof(*p));
963                 }
964         }
965
966         /* we can use NODE_DATA(nid) from here */
967         pgdat->node_id = nid;
968         pgdat->node_start_pfn = 0;
969
970         /* init node's zones as empty zones, we don't have any present pages.*/
971         free_area_init_core_hotplug(nid);
972
973         /*
974          * The node we allocated has no zone fallback lists. For avoiding
975          * to access not-initialized zonelist, build here.
976          */
977         build_all_zonelists(pgdat);
978
979         /*
980          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
981          * clear all zones' present_pages because they will be updated in
982          * online_pages() and offline_pages().
983          */
984         reset_node_managed_pages(pgdat);
985         reset_node_present_pages(pgdat);
986
987         return pgdat;
988 }
989
990 static void rollback_node_hotadd(int nid)
991 {
992         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
993
994         arch_refresh_nodedata(nid, NULL);
995         free_percpu(pgdat->per_cpu_nodestats);
996         arch_free_nodedata(pgdat);
997 }
998
999
1000 /**
1001  * try_online_node - online a node if offlined
1002  * @nid: the node ID
1003  * @set_node_online: Whether we want to online the node
1004  * called by cpu_up() to online a node without onlined memory.
1005  *
1006  * Returns:
1007  * 1 -> a new node has been allocated
1008  * 0 -> the node is already online
1009  * -ENOMEM -> the node could not be allocated
1010  */
1011 static int __try_online_node(int nid, bool set_node_online)
1012 {
1013         pg_data_t *pgdat;
1014         int ret = 1;
1015
1016         if (node_online(nid))
1017                 return 0;
1018
1019         pgdat = hotadd_new_pgdat(nid);
1020         if (!pgdat) {
1021                 pr_err("Cannot online node %d due to NULL pgdat\n", nid);
1022                 ret = -ENOMEM;
1023                 goto out;
1024         }
1025
1026         if (set_node_online) {
1027                 node_set_online(nid);
1028                 ret = register_one_node(nid);
1029                 BUG_ON(ret);
1030         }
1031 out:
1032         return ret;
1033 }
1034
1035 /*
1036  * Users of this function always want to online/register the node
1037  */
1038 int try_online_node(int nid)
1039 {
1040         int ret;
1041
1042         mem_hotplug_begin();
1043         ret =  __try_online_node(nid, true);
1044         mem_hotplug_done();
1045         return ret;
1046 }
1047
1048 static int check_hotplug_memory_range(u64 start, u64 size)
1049 {
1050         /* memory range must be block size aligned */
1051         if (!size || !IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes()) ||
1052             !IS_ALIGNED(size, memory_block_size_bytes())) {
1053                 pr_err("Block size [%#lx] unaligned hotplug range: start %#llx, size %#llx",
1054                        memory_block_size_bytes(), start, size);
1055                 return -EINVAL;
1056         }
1057
1058         return 0;
1059 }
1060
1061 static int online_memory_block(struct memory_block *mem, void *arg)
1062 {
1063         mem->online_type = mhp_default_online_type;
1064         return device_online(&mem->dev);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1069  * and online/offline operations (triggered e.g. by sysfs).
1070  *
1071  * we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1072  */
1073 int __ref add_memory_resource(int nid, struct resource *res, mhp_t mhp_flags)
1074 {
1075         struct mhp_params params = { .pgprot = pgprot_mhp(PAGE_KERNEL) };
1076         u64 start, size;
1077         bool new_node = false;
1078         int ret;
1079
1080         start = res->start;
1081         size = resource_size(res);
1082
1083         ret = check_hotplug_memory_range(start, size);
1084         if (ret)
1085                 return ret;
1086
1087         if (!node_possible(nid)) {
1088                 WARN(1, "node %d was absent from the node_possible_map\n", nid);
1089                 return -EINVAL;
1090         }
1091
1092         mem_hotplug_begin();
1093
1094         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK))
1095                 memblock_add_node(start, size, nid);
1096
1097         ret = __try_online_node(nid, false);
1098         if (ret < 0)
1099                 goto error;
1100         new_node = ret;
1101
1102         /* call arch's memory hotadd */
1103         ret = arch_add_memory(nid, start, size, &params);
1104         if (ret < 0)
1105                 goto error;
1106
1107         /* create memory block devices after memory was added */
1108         ret = create_memory_block_devices(start, size);
1109         if (ret) {
1110                 arch_remove_memory(nid, start, size, NULL);
1111                 goto error;
1112         }
1113
1114         if (new_node) {
1115                 /* If sysfs file of new node can't be created, cpu on the node
1116                  * can't be hot-added. There is no rollback way now.
1117                  * So, check by BUG_ON() to catch it reluctantly..
1118                  * We online node here. We can't roll back from here.
1119                  */
1120                 node_set_online(nid);
1121                 ret = __register_one_node(nid);
1122                 BUG_ON(ret);
1123         }
1124
1125         /* link memory sections under this node.*/
1126         link_mem_sections(nid, PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1),
1127                           MEMINIT_HOTPLUG);
1128
1129         /* create new memmap entry */
1130         if (!strcmp(res->name, "System RAM"))
1131                 firmware_map_add_hotplug(start, start + size, "System RAM");
1132
1133         /* device_online() will take the lock when calling online_pages() */
1134         mem_hotplug_done();
1135
1136         /*
1137          * In case we're allowed to merge the resource, flag it and trigger
1138          * merging now that adding succeeded.
1139          */
1140         if (mhp_flags & MHP_MERGE_RESOURCE)
1141                 merge_system_ram_resource(res);
1142
1143         /* online pages if requested */
1144         if (mhp_default_online_type != MMOP_OFFLINE)
1145                 walk_memory_blocks(start, size, NULL, online_memory_block);
1146
1147         return ret;
1148 error:
1149         /* rollback pgdat allocation and others */
1150         if (new_node)
1151                 rollback_node_hotadd(nid);
1152         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK))
1153                 memblock_remove(start, size);
1154         mem_hotplug_done();
1155         return ret;
1156 }
1157
1158 /* requires device_hotplug_lock, see add_memory_resource() */
1159 int __ref __add_memory(int nid, u64 start, u64 size, mhp_t mhp_flags)
1160 {
1161         struct resource *res;
1162         int ret;
1163
1164         res = register_memory_resource(start, size, "System RAM");
1165         if (IS_ERR(res))
1166                 return PTR_ERR(res);
1167
1168         ret = add_memory_resource(nid, res, mhp_flags);
1169         if (ret < 0)
1170                 release_memory_resource(res);
1171         return ret;
1172 }
1173
1174 int add_memory(int nid, u64 start, u64 size, mhp_t mhp_flags)
1175 {
1176         int rc;
1177
1178         lock_device_hotplug();
1179         rc = __add_memory(nid, start, size, mhp_flags);
1180         unlock_device_hotplug();
1181
1182         return rc;
1183 }
1184 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory);
1185
1186 /*
1187  * Add special, driver-managed memory to the system as system RAM. Such
1188  * memory is not exposed via the raw firmware-provided memmap as system
1189  * RAM, instead, it is detected and added by a driver - during cold boot,
1190  * after a reboot, and after kexec.
1191  *
1192  * Reasons why this memory should not be used for the initial memmap of a
1193  * kexec kernel or for placing kexec images:
1194  * - The booting kernel is in charge of determining how this memory will be
1195  *   used (e.g., use persistent memory as system RAM)
1196  * - Coordination with a hypervisor is required before this memory
1197  *   can be used (e.g., inaccessible parts).
1198  *
1199  * For this memory, no entries in /sys/firmware/memmap ("raw firmware-provided
1200  * memory map") are created. Also, the created memory resource is flagged
1201  * with IORESOURCE_SYSRAM_DRIVER_MANAGED, so in-kernel users can special-case
1202  * this memory as well (esp., not place kexec images onto it).
1203  *
1204  * The resource_name (visible via /proc/iomem) has to have the format
1205  * "System RAM ($DRIVER)".
1206  */
1207 int add_memory_driver_managed(int nid, u64 start, u64 size,
1208                               const char *resource_name, mhp_t mhp_flags)
1209 {
1210         struct resource *res;
1211         int rc;
1212
1213         if (!resource_name ||
1214             strstr(resource_name, "System RAM (") != resource_name ||
1215             resource_name[strlen(resource_name) - 1] != ')')
1216                 return -EINVAL;
1217
1218         lock_device_hotplug();
1219
1220         res = register_memory_resource(start, size, resource_name);
1221         if (IS_ERR(res)) {
1222                 rc = PTR_ERR(res);
1223                 goto out_unlock;
1224         }
1225
1226         rc = add_memory_resource(nid, res, mhp_flags);
1227         if (rc < 0)
1228                 release_memory_resource(res);
1229
1230 out_unlock:
1231         unlock_device_hotplug();
1232         return rc;
1233 }
1234 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory_driver_managed);
1235
1236 /*
1237  * Platforms should define arch_get_mappable_range() that provides
1238  * maximum possible addressable physical memory range for which the
1239  * linear mapping could be created. The platform returned address
1240  * range must adhere to these following semantics.
1241  *
1242  * - range.start <= range.end
1243  * - Range includes both end points [range.start..range.end]
1244  *
1245  * There is also a fallback definition provided here, allowing the
1246  * entire possible physical address range in case any platform does
1247  * not define arch_get_mappable_range().
1248  */
1249 struct range __weak arch_get_mappable_range(void)
1250 {
1251         struct range mhp_range = {
1252                 .start = 0UL,
1253                 .end = -1ULL,
1254         };
1255         return mhp_range;
1256 }
1257
1258 struct range mhp_get_pluggable_range(bool need_mapping)
1259 {
1260         const u64 max_phys = (1ULL << MAX_PHYSMEM_BITS) - 1;
1261         struct range mhp_range;
1262
1263         if (need_mapping) {
1264                 mhp_range = arch_get_mappable_range();
1265                 if (mhp_range.start > max_phys) {
1266                         mhp_range.start = 0;
1267                         mhp_range.end = 0;
1268                 }
1269                 mhp_range.end = min_t(u64, mhp_range.end, max_phys);
1270         } else {
1271                 mhp_range.start = 0;
1272                 mhp_range.end = max_phys;
1273         }
1274         return mhp_range;
1275 }
1276 EXPORT_SYMBOL_GPL(mhp_get_pluggable_range);
1277
1278 bool mhp_range_allowed(u64 start, u64 size, bool need_mapping)
1279 {
1280         struct range mhp_range = mhp_get_pluggable_range(need_mapping);
1281         u64 end = start + size;
1282
1283         if (start < end && start >= mhp_range.start && (end - 1) <= mhp_range.end)
1284                 return true;
1285
1286         pr_warn("Hotplug memory [%#llx-%#llx] exceeds maximum addressable range [%#llx-%#llx]\n",
1287                 start, end, mhp_range.start, mhp_range.end);
1288         return false;
1289 }
1290
1291 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1292 /*
1293  * Confirm all pages in a range [start, end) belong to the same zone (skipping
1294  * memory holes). When true, return the zone.
1295  */
1296 struct zone *test_pages_in_a_zone(unsigned long start_pfn,
1297                                   unsigned long end_pfn)
1298 {
1299         unsigned long pfn, sec_end_pfn;
1300         struct zone *zone = NULL;
1301         struct page *page;
1302         int i;
1303         for (pfn = start_pfn, sec_end_pfn = SECTION_ALIGN_UP(start_pfn + 1);
1304              pfn < end_pfn;
1305              pfn = sec_end_pfn, sec_end_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1306                 /* Make sure the memory section is present first */
1307                 if (!present_section_nr(pfn_to_section_nr(pfn)))
1308                         continue;
1309                 for (; pfn < sec_end_pfn && pfn < end_pfn;
1310                      pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
1311                         i = 0;
1312                         /* This is just a CONFIG_HOLES_IN_ZONE check.*/
1313                         while ((i < MAX_ORDER_NR_PAGES) &&
1314                                 !pfn_valid_within(pfn + i))
1315                                 i++;
1316                         if (i == MAX_ORDER_NR_PAGES || pfn + i >= end_pfn)
1317                                 continue;
1318                         /* Check if we got outside of the zone */
1319                         if (zone && !zone_spans_pfn(zone, pfn + i))
1320                                 return NULL;
1321                         page = pfn_to_page(pfn + i);
1322                         if (zone && page_zone(page) != zone)
1323                                 return NULL;
1324                         zone = page_zone(page);
1325                 }
1326         }
1327
1328         return zone;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Scan pfn range [start,end) to find movable/migratable pages (LRU pages,
1333  * non-lru movable pages and hugepages). Will skip over most unmovable
1334  * pages (esp., pages that can be skipped when offlining), but bail out on
1335  * definitely unmovable pages.
1336  *
1337  * Returns:
1338  *      0 in case a movable page is found and movable_pfn was updated.
1339  *      -ENOENT in case no movable page was found.
1340  *      -EBUSY in case a definitely unmovable page was found.
1341  */
1342 static int scan_movable_pages(unsigned long start, unsigned long end,
1343                               unsigned long *movable_pfn)
1344 {
1345         unsigned long pfn;
1346
1347         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
1348                 struct page *page, *head;
1349                 unsigned long skip;
1350
1351                 if (!pfn_valid(pfn))
1352                         continue;
1353                 page = pfn_to_page(pfn);
1354                 if (PageLRU(page))
1355                         goto found;
1356                 if (__PageMovable(page))
1357                         goto found;
1358
1359                 /*
1360                  * PageOffline() pages that are not marked __PageMovable() and
1361                  * have a reference count > 0 (after MEM_GOING_OFFLINE) are
1362                  * definitely unmovable. If their reference count would be 0,
1363                  * they could at least be skipped when offlining memory.
1364                  */
1365                 if (PageOffline(page) && page_count(page))
1366                         return -EBUSY;
1367
1368                 if (!PageHuge(page))
1369                         continue;
1370                 head = compound_head(page);
1371                 /*
1372                  * This test is racy as we hold no reference or lock.  The
1373                  * hugetlb page could have been free'ed and head is no longer
1374                  * a hugetlb page before the following check.  In such unlikely
1375                  * cases false positives and negatives are possible.  Calling
1376                  * code must deal with these scenarios.
1377                  */
1378                 if (HPageMigratable(head))
1379                         goto found;
1380                 skip = compound_nr(head) - (page - head);
1381                 pfn += skip - 1;
1382         }
1383         return -ENOENT;
1384 found:
1385         *movable_pfn = pfn;
1386         return 0;
1387 }
1388
1389 static int
1390 do_migrate_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1391 {
1392         unsigned long pfn;
1393         struct page *page, *head;
1394         int ret = 0;
1395         LIST_HEAD(source);
1396
1397         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1398                 if (!pfn_valid(pfn))
1399                         continue;
1400                 page = pfn_to_page(pfn);
1401                 head = compound_head(page);
1402
1403                 if (PageHuge(page)) {
1404                         pfn = page_to_pfn(head) + compound_nr(head) - 1;
1405                         isolate_huge_page(head, &source);
1406                         continue;
1407                 } else if (PageTransHuge(page))
1408                         pfn = page_to_pfn(head) + thp_nr_pages(page) - 1;
1409
1410                 /*
1411                  * HWPoison pages have elevated reference counts so the migration would
1412                  * fail on them. It also doesn't make any sense to migrate them in the
1413                  * first place. Still try to unmap such a page in case it is still mapped
1414                  * (e.g. current hwpoison implementation doesn't unmap KSM pages but keep
1415                  * the unmap as the catch all safety net).
1416                  */
1417                 if (PageHWPoison(page)) {
1418                         if (WARN_ON(PageLRU(page)))
1419                                 isolate_lru_page(page);
1420                         if (page_mapped(page))
1421                                 try_to_unmap(page, TTU_IGNORE_MLOCK);
1422                         continue;
1423                 }
1424
1425                 if (!get_page_unless_zero(page))
1426                         continue;
1427                 /*
1428                  * We can skip free pages. And we can deal with pages on
1429                  * LRU and non-lru movable pages.
1430                  */
1431                 if (PageLRU(page))
1432                         ret = isolate_lru_page(page);
1433                 else
1434                         ret = isolate_movable_page(page, ISOLATE_UNEVICTABLE);
1435                 if (!ret) { /* Success */
1436                         list_add_tail(&page->lru, &source);
1437                         if (!__PageMovable(page))
1438                                 inc_node_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1439                                                     page_is_file_lru(page));
1440
1441                 } else {
1442                         pr_warn("failed to isolate pfn %lx\n", pfn);
1443                         dump_page(page, "isolation failed");
1444                 }
1445                 put_page(page);
1446         }
1447         if (!list_empty(&source)) {
1448                 nodemask_t nmask = node_states[N_MEMORY];
1449                 struct migration_target_control mtc = {
1450                         .nmask = &nmask,
1451                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
1452                 };
1453
1454                 /*
1455                  * We have checked that migration range is on a single zone so
1456                  * we can use the nid of the first page to all the others.
1457                  */
1458                 mtc.nid = page_to_nid(list_first_entry(&source, struct page, lru));
1459
1460                 /*
1461                  * try to allocate from a different node but reuse this node
1462                  * if there are no other online nodes to be used (e.g. we are
1463                  * offlining a part of the only existing node)
1464                  */
1465                 node_clear(mtc.nid, nmask);
1466                 if (nodes_empty(nmask))
1467                         node_set(mtc.nid, nmask);
1468                 ret = migrate_pages(&source, alloc_migration_target, NULL,
1469                         (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_HOTPLUG);
1470                 if (ret) {
1471                         list_for_each_entry(page, &source, lru) {
1472                                 pr_warn("migrating pfn %lx failed ret:%d ",
1473                                        page_to_pfn(page), ret);
1474                                 dump_page(page, "migration failure");
1475                         }
1476                         putback_movable_pages(&source);
1477                 }
1478         }
1479
1480         return ret;
1481 }
1482
1483 static int __init cmdline_parse_movable_node(char *p)
1484 {
1485         movable_node_enabled = true;
1486         return 0;
1487 }
1488 early_param("movable_node", cmdline_parse_movable_node);
1489
1490 /* check which state of node_states will be changed when offline memory */
1491 static void node_states_check_changes_offline(unsigned long nr_pages,
1492                 struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
1493 {
1494         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1495         unsigned long present_pages = 0;
1496         enum zone_type zt;
1497
1498         arg->status_change_nid = NUMA_NO_NODE;
1499         arg->status_change_nid_normal = NUMA_NO_NODE;
1500         arg->status_change_nid_high = NUMA_NO_NODE;
1501
1502         /*
1503          * Check whether node_states[N_NORMAL_MEMORY] will be changed.
1504          * If the memory to be offline is within the range
1505          * [0..ZONE_NORMAL], and it is the last present memory there,
1506          * the zones in that range will become empty after the offlining,
1507          * thus we can determine that we need to clear the node from
1508          * node_states[N_NORMAL_MEMORY].
1509          */
1510         for (zt = 0; zt <= ZONE_NORMAL; zt++)
1511                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1512         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && nr_pages >= present_pages)
1513                 arg->status_change_nid_normal = zone_to_nid(zone);
1514
1515 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1516         /*
1517          * node_states[N_HIGH_MEMORY] contains nodes which
1518          * have normal memory or high memory.
1519          * Here we add the present_pages belonging to ZONE_HIGHMEM.
1520          * If the zone is within the range of [0..ZONE_HIGHMEM), and
1521          * we determine that the zones in that range become empty,
1522          * we need to clear the node for N_HIGH_MEMORY.
1523          */
1524         present_pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1525         if (zone_idx(zone) <= ZONE_HIGHMEM && nr_pages >= present_pages)
1526                 arg->status_change_nid_high = zone_to_nid(zone);
1527 #endif
1528
1529         /*
1530          * We have accounted the pages from [0..ZONE_NORMAL), and
1531          * in case of CONFIG_HIGHMEM the pages from ZONE_HIGHMEM
1532          * as well.
1533          * Here we count the possible pages from ZONE_MOVABLE.
1534          * If after having accounted all the pages, we see that the nr_pages
1535          * to be offlined is over or equal to the accounted pages,
1536          * we know that the node will become empty, and so, we can clear
1537          * it for N_MEMORY as well.
1538          */
1539         present_pages += pgdat->node_zones[ZONE_MOVABLE].present_pages;
1540
1541         if (nr_pages >= present_pages)
1542                 arg->status_change_nid = zone_to_nid(zone);
1543 }
1544
1545 static void node_states_clear_node(int node, struct memory_notify *arg)
1546 {
1547         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
1548                 node_clear_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
1549
1550         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
1551                 node_clear_state(node, N_HIGH_MEMORY);
1552
1553         if (arg->status_change_nid >= 0)
1554                 node_clear_state(node, N_MEMORY);
1555 }
1556
1557 static int count_system_ram_pages_cb(unsigned long start_pfn,
1558                                      unsigned long nr_pages, void *data)
1559 {
1560         unsigned long *nr_system_ram_pages = data;
1561
1562         *nr_system_ram_pages += nr_pages;
1563         return 0;
1564 }
1565
1566 int __ref offline_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1567 {
1568         const unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1569         unsigned long pfn, system_ram_pages = 0;
1570         unsigned long flags;
1571         struct zone *zone;
1572         struct memory_notify arg;
1573         int ret, node;
1574         char *reason;
1575
1576         /* We can only offline full sections (e.g., SECTION_IS_ONLINE) */
1577         if (WARN_ON_ONCE(!nr_pages ||
1578                          !IS_ALIGNED(start_pfn | nr_pages, PAGES_PER_SECTION)))
1579                 return -EINVAL;
1580
1581         mem_hotplug_begin();
1582
1583         /*
1584          * Don't allow to offline memory blocks that contain holes.
1585          * Consequently, memory blocks with holes can never get onlined
1586          * via the hotplug path - online_pages() - as hotplugged memory has
1587          * no holes. This way, we e.g., don't have to worry about marking
1588          * memory holes PG_reserved, don't need pfn_valid() checks, and can
1589          * avoid using walk_system_ram_range() later.
1590          */
1591         walk_system_ram_range(start_pfn, nr_pages, &system_ram_pages,
1592                               count_system_ram_pages_cb);
1593         if (system_ram_pages != nr_pages) {
1594                 ret = -EINVAL;
1595                 reason = "memory holes";
1596                 goto failed_removal;
1597         }
1598
1599         /* This makes hotplug much easier...and readable.
1600            we assume this for now. .*/
1601         zone = test_pages_in_a_zone(start_pfn, end_pfn);
1602         if (!zone) {
1603                 ret = -EINVAL;
1604                 reason = "multizone range";
1605                 goto failed_removal;
1606         }
1607         node = zone_to_nid(zone);
1608
1609         /*
1610          * Disable pcplists so that page isolation cannot race with freeing
1611          * in a way that pages from isolated pageblock are left on pcplists.
1612          */
1613         zone_pcp_disable(zone);
1614
1615         /* set above range as isolated */
1616         ret = start_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn,
1617                                        MIGRATE_MOVABLE,
1618                                        MEMORY_OFFLINE | REPORT_FAILURE);
1619         if (ret) {
1620                 reason = "failure to isolate range";
1621                 goto failed_removal_pcplists_disabled;
1622         }
1623
1624         arg.start_pfn = start_pfn;
1625         arg.nr_pages = nr_pages;
1626         node_states_check_changes_offline(nr_pages, zone, &arg);
1627
1628         ret = memory_notify(MEM_GOING_OFFLINE, &arg);
1629         ret = notifier_to_errno(ret);
1630         if (ret) {
1631                 reason = "notifier failure";
1632                 goto failed_removal_isolated;
1633         }
1634
1635         do {
1636                 pfn = start_pfn;
1637                 do {
1638                         if (signal_pending(current)) {
1639                                 ret = -EINTR;
1640                                 reason = "signal backoff";
1641                                 goto failed_removal_isolated;
1642                         }
1643
1644                         cond_resched();
1645                         lru_add_drain_all();
1646
1647                         ret = scan_movable_pages(pfn, end_pfn, &pfn);
1648                         if (!ret) {
1649                                 /*
1650                                  * TODO: fatal migration failures should bail
1651                                  * out
1652                                  */
1653                                 do_migrate_range(pfn, end_pfn);
1654                         }
1655                 } while (!ret);
1656
1657                 if (ret != -ENOENT) {
1658                         reason = "unmovable page";
1659                         goto failed_removal_isolated;
1660                 }
1661
1662                 /*
1663                  * Dissolve free hugepages in the memory block before doing
1664                  * offlining actually in order to make hugetlbfs's object
1665                  * counting consistent.
1666                  */
1667                 ret = dissolve_free_huge_pages(start_pfn, end_pfn);
1668                 if (ret) {
1669                         reason = "failure to dissolve huge pages";
1670                         goto failed_removal_isolated;
1671                 }
1672
1673                 ret = test_pages_isolated(start_pfn, end_pfn, MEMORY_OFFLINE);
1674
1675         } while (ret);
1676
1677         /* Mark all sections offline and remove free pages from the buddy. */
1678         __offline_isolated_pages(start_pfn, end_pfn);
1679         pr_debug("Offlined Pages %ld\n", nr_pages);
1680
1681         /*
1682          * The memory sections are marked offline, and the pageblock flags
1683          * effectively stale; nobody should be touching them. Fixup the number
1684          * of isolated pageblocks, memory onlining will properly revert this.
1685          */
1686         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1687         zone->nr_isolate_pageblock -= nr_pages / pageblock_nr_pages;
1688         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1689
1690         zone_pcp_enable(zone);
1691
1692         /* removal success */
1693         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(start_pfn), -nr_pages);
1694         zone->present_pages -= nr_pages;
1695
1696         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
1697         zone->zone_pgdat->node_present_pages -= nr_pages;
1698         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
1699
1700         init_per_zone_wmark_min();
1701
1702         if (!populated_zone(zone)) {
1703                 zone_pcp_reset(zone);
1704                 build_all_zonelists(NULL);
1705         } else
1706                 zone_pcp_update(zone);
1707
1708         node_states_clear_node(node, &arg);
1709         if (arg.status_change_nid >= 0) {
1710                 kswapd_stop(node);
1711                 kcompactd_stop(node);
1712         }
1713
1714         writeback_set_ratelimit();
1715
1716         memory_notify(MEM_OFFLINE, &arg);
1717         remove_pfn_range_from_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
1718         mem_hotplug_done();
1719         return 0;
1720
1721 failed_removal_isolated:
1722         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1723         memory_notify(MEM_CANCEL_OFFLINE, &arg);
1724 failed_removal_pcplists_disabled:
1725         zone_pcp_enable(zone);
1726 failed_removal:
1727         pr_debug("memory offlining [mem %#010llx-%#010llx] failed due to %s\n",
1728                  (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
1729                  ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1,
1730                  reason);
1731         /* pushback to free area */
1732         mem_hotplug_done();
1733         return ret;
1734 }
1735
1736 static int check_memblock_offlined_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1737 {
1738         int ret = !is_memblock_offlined(mem);
1739
1740         if (unlikely(ret)) {
1741                 phys_addr_t beginpa, endpa;
1742
1743                 beginpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr));
1744                 endpa = beginpa + memory_block_size_bytes() - 1;
1745                 pr_warn("removing memory fails, because memory [%pa-%pa] is onlined\n",
1746                         &beginpa, &endpa);
1747
1748                 return -EBUSY;
1749         }
1750         return 0;
1751 }
1752
1753 static int check_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1754 {
1755         int cpu;
1756
1757         for_each_present_cpu(cpu) {
1758                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1759                         /*
1760                          * the cpu on this node isn't removed, and we can't
1761                          * offline this node.
1762                          */
1763                         return -EBUSY;
1764         }
1765
1766         return 0;
1767 }
1768
1769 static int check_no_memblock_for_node_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1770 {
1771         int nid = *(int *)arg;
1772
1773         /*
1774          * If a memory block belongs to multiple nodes, the stored nid is not
1775          * reliable. However, such blocks are always online (e.g., cannot get
1776          * offlined) and, therefore, are still spanned by the node.
1777          */
1778         return mem->nid == nid ? -EEXIST : 0;
1779 }
1780
1781 /**
1782  * try_offline_node
1783  * @nid: the node ID
1784  *
1785  * Offline a node if all memory sections and cpus of the node are removed.
1786  *
1787  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1788  * and online/offline operations before this call.
1789  */
1790 void try_offline_node(int nid)
1791 {
1792         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1793         int rc;
1794
1795         /*
1796          * If the node still spans pages (especially ZONE_DEVICE), don't
1797          * offline it. A node spans memory after move_pfn_range_to_zone(),
1798          * e.g., after the memory block was onlined.
1799          */
1800         if (pgdat->node_spanned_pages)
1801                 return;
1802
1803         /*
1804          * Especially offline memory blocks might not be spanned by the
1805          * node. They will get spanned by the node once they get onlined.
1806          * However, they link to the node in sysfs and can get onlined later.
1807          */
1808         rc = for_each_memory_block(&nid, check_no_memblock_for_node_cb);
1809         if (rc)
1810                 return;
1811
1812         if (check_cpu_on_node(pgdat))
1813                 return;
1814
1815         /*
1816          * all memory/cpu of this node are removed, we can offline this
1817          * node now.
1818          */
1819         node_set_offline(nid);
1820         unregister_one_node(nid);
1821 }
1822 EXPORT_SYMBOL(try_offline_node);
1823
1824 static int __ref try_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1825 {
1826         int rc = 0;
1827
1828         BUG_ON(check_hotplug_memory_range(start, size));
1829
1830         /*
1831          * All memory blocks must be offlined before removing memory.  Check
1832          * whether all memory blocks in question are offline and return error
1833          * if this is not the case.
1834          */
1835         rc = walk_memory_blocks(start, size, NULL, check_memblock_offlined_cb);
1836         if (rc)
1837                 return rc;
1838
1839         /* remove memmap entry */
1840         firmware_map_remove(start, start + size, "System RAM");
1841
1842         /*
1843          * Memory block device removal under the device_hotplug_lock is
1844          * a barrier against racing online attempts.
1845          */
1846         remove_memory_block_devices(start, size);
1847
1848         mem_hotplug_begin();
1849
1850         arch_remove_memory(nid, start, size, NULL);
1851
1852         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_KEEP_MEMBLOCK)) {
1853                 memblock_free(start, size);
1854                 memblock_remove(start, size);
1855         }
1856
1857         release_mem_region_adjustable(start, size);
1858
1859         try_offline_node(nid);
1860
1861         mem_hotplug_done();
1862         return 0;
1863 }
1864
1865 /**
1866  * remove_memory
1867  * @nid: the node ID
1868  * @start: physical address of the region to remove
1869  * @size: size of the region to remove
1870  *
1871  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1872  * and online/offline operations before this call, as required by
1873  * try_offline_node().
1874  */
1875 void __remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1876 {
1877
1878         /*
1879          * trigger BUG() if some memory is not offlined prior to calling this
1880          * function
1881          */
1882         if (try_remove_memory(nid, start, size))
1883                 BUG();
1884 }
1885
1886 /*
1887  * Remove memory if every memory block is offline, otherwise return -EBUSY is
1888  * some memory is not offline
1889  */
1890 int remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1891 {
1892         int rc;
1893
1894         lock_device_hotplug();
1895         rc  = try_remove_memory(nid, start, size);
1896         unlock_device_hotplug();
1897
1898         return rc;
1899 }
1900 EXPORT_SYMBOL_GPL(remove_memory);
1901
1902 static int try_offline_memory_block(struct memory_block *mem, void *arg)
1903 {
1904         uint8_t online_type = MMOP_ONLINE_KERNEL;
1905         uint8_t **online_types = arg;
1906         struct page *page;
1907         int rc;
1908
1909         /*
1910          * Sense the online_type via the zone of the memory block. Offlining
1911          * with multiple zones within one memory block will be rejected
1912          * by offlining code ... so we don't care about that.
1913          */
1914         page = pfn_to_online_page(section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr));
1915         if (page && zone_idx(page_zone(page)) == ZONE_MOVABLE)
1916                 online_type = MMOP_ONLINE_MOVABLE;
1917
1918         rc = device_offline(&mem->dev);
1919         /*
1920          * Default is MMOP_OFFLINE - change it only if offlining succeeded,
1921          * so try_reonline_memory_block() can do the right thing.
1922          */
1923         if (!rc)
1924                 **online_types = online_type;
1925
1926         (*online_types)++;
1927         /* Ignore if already offline. */
1928         return rc < 0 ? rc : 0;
1929 }
1930
1931 static int try_reonline_memory_block(struct memory_block *mem, void *arg)
1932 {
1933         uint8_t **online_types = arg;
1934         int rc;
1935
1936         if (**online_types != MMOP_OFFLINE) {
1937                 mem->online_type = **online_types;
1938                 rc = device_online(&mem->dev);
1939                 if (rc < 0)
1940                         pr_warn("%s: Failed to re-online memory: %d",
1941                                 __func__, rc);
1942         }
1943
1944         /* Continue processing all remaining memory blocks. */
1945         (*online_types)++;
1946         return 0;
1947 }
1948
1949 /*
1950  * Try to offline and remove memory. Might take a long time to finish in case
1951  * memory is still in use. Primarily useful for memory devices that logically
1952  * unplugged all memory (so it's no longer in use) and want to offline + remove
1953  * that memory.
1954  */
1955 int offline_and_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1956 {
1957         const unsigned long mb_count = size / memory_block_size_bytes();
1958         uint8_t *online_types, *tmp;
1959         int rc;
1960
1961         if (!IS_ALIGNED(start, memory_block_size_bytes()) ||
1962             !IS_ALIGNED(size, memory_block_size_bytes()) || !size)
1963                 return -EINVAL;
1964
1965         /*
1966          * We'll remember the old online type of each memory block, so we can
1967          * try to revert whatever we did when offlining one memory block fails
1968          * after offlining some others succeeded.
1969          */
1970         online_types = kmalloc_array(mb_count, sizeof(*online_types),
1971                                      GFP_KERNEL);
1972         if (!online_types)
1973                 return -ENOMEM;
1974         /*
1975          * Initialize all states to MMOP_OFFLINE, so when we abort processing in
1976          * try_offline_memory_block(), we'll skip all unprocessed blocks in
1977          * try_reonline_memory_block().
1978          */
1979         memset(online_types, MMOP_OFFLINE, mb_count);
1980
1981         lock_device_hotplug();
1982
1983         tmp = online_types;
1984         rc = walk_memory_blocks(start, size, &tmp, try_offline_memory_block);
1985
1986         /*
1987          * In case we succeeded to offline all memory, remove it.
1988          * This cannot fail as it cannot get onlined in the meantime.
1989          */
1990         if (!rc) {
1991                 rc = try_remove_memory(nid, start, size);
1992                 if (rc)
1993                         pr_err("%s: Failed to remove memory: %d", __func__, rc);
1994         }
1995
1996         /*
1997          * Rollback what we did. While memory onlining might theoretically fail
1998          * (nacked by a notifier), it barely ever happens.
1999          */
2000         if (rc) {
2001                 tmp = online_types;
2002                 walk_memory_blocks(start, size, &tmp,
2003                                    try_reonline_memory_block);
2004         }
2005         unlock_device_hotplug();
2006
2007         kfree(online_types);
2008         return rc;
2009 }
2010 EXPORT_SYMBOL_GPL(offline_and_remove_memory);
2011 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */