mm/memory_hotplug.c

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