mm, compaction: determine isolation mode only once
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / drivers / base / memory.c
1 /*
2  * Memory subsystem support
3  *
4  * Written by Matt Tolentino <matthew.e.tolentino@intel.com>
5  *            Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
6  *
7  * This file provides the necessary infrastructure to represent
8  * a SPARSEMEM-memory-model system's physical memory in /sysfs.
9  * All arch-independent code that assumes MEMORY_HOTPLUG requires
10  * SPARSEMEM should be contained here, or in mm/memory_hotplug.c.
11  */
12
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/topology.h>
16 #include <linux/capability.h>
17 #include <linux/device.h>
18 #include <linux/memory.h>
19 #include <linux/memory_hotplug.h>
20 #include <linux/mm.h>
21 #include <linux/mutex.h>
22 #include <linux/stat.h>
23 #include <linux/slab.h>
24
25 #include <linux/atomic.h>
26 #include <asm/uaccess.h>
27
28 static DEFINE_MUTEX(mem_sysfs_mutex);
29
30 #define MEMORY_CLASS_NAME       "memory"
31
32 #define to_memory_block(dev) container_of(dev, struct memory_block, dev)
33
34 static int sections_per_block;
35
36 static inline int base_memory_block_id(int section_nr)
37 {
38         return section_nr / sections_per_block;
39 }
40
41 static int memory_subsys_online(struct device *dev);
42 static int memory_subsys_offline(struct device *dev);
43
44 static struct bus_type memory_subsys = {
45         .name = MEMORY_CLASS_NAME,
46         .dev_name = MEMORY_CLASS_NAME,
47         .online = memory_subsys_online,
48         .offline = memory_subsys_offline,
49 };
50
51 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(memory_chain);
52
53 int register_memory_notifier(struct notifier_block *nb)
54 {
55         return blocking_notifier_chain_register(&memory_chain, nb);
56 }
57 EXPORT_SYMBOL(register_memory_notifier);
58
59 void unregister_memory_notifier(struct notifier_block *nb)
60 {
61         blocking_notifier_chain_unregister(&memory_chain, nb);
62 }
63 EXPORT_SYMBOL(unregister_memory_notifier);
64
65 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(memory_isolate_chain);
66
67 int register_memory_isolate_notifier(struct notifier_block *nb)
68 {
69         return atomic_notifier_chain_register(&memory_isolate_chain, nb);
70 }
71 EXPORT_SYMBOL(register_memory_isolate_notifier);
72
73 void unregister_memory_isolate_notifier(struct notifier_block *nb)
74 {
75         atomic_notifier_chain_unregister(&memory_isolate_chain, nb);
76 }
77 EXPORT_SYMBOL(unregister_memory_isolate_notifier);
78
79 static void memory_block_release(struct device *dev)
80 {
81         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
82
83         kfree(mem);
84 }
85
86 unsigned long __weak memory_block_size_bytes(void)
87 {
88         return MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;
89 }
90
91 static unsigned long get_memory_block_size(void)
92 {
93         unsigned long block_sz;
94
95         block_sz = memory_block_size_bytes();
96
97         /* Validate blk_sz is a power of 2 and not less than section size */
98         if ((block_sz & (block_sz - 1)) || (block_sz < MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE)) {
99                 WARN_ON(1);
100                 block_sz = MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;
101         }
102
103         return block_sz;
104 }
105
106 /*
107  * use this as the physical section index that this memsection
108  * uses.
109  */
110
111 static ssize_t show_mem_start_phys_index(struct device *dev,
112                         struct device_attribute *attr, char *buf)
113 {
114         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
115         unsigned long phys_index;
116
117         phys_index = mem->start_section_nr / sections_per_block;
118         return sprintf(buf, "%08lx\n", phys_index);
119 }
120
121 static ssize_t show_mem_end_phys_index(struct device *dev,
122                         struct device_attribute *attr, char *buf)
123 {
124         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
125         unsigned long phys_index;
126
127         phys_index = mem->end_section_nr / sections_per_block;
128         return sprintf(buf, "%08lx\n", phys_index);
129 }
130
131 /*
132  * Show whether the section of memory is likely to be hot-removable
133  */
134 static ssize_t show_mem_removable(struct device *dev,
135                         struct device_attribute *attr, char *buf)
136 {
137         unsigned long i, pfn;
138         int ret = 1;
139         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
140
141         for (i = 0; i < sections_per_block; i++) {
142                 if (!present_section_nr(mem->start_section_nr + i))
143                         continue;
144                 pfn = section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr + i);
145                 ret &= is_mem_section_removable(pfn, PAGES_PER_SECTION);
146         }
147
148         return sprintf(buf, "%d\n", ret);
149 }
150
151 /*
152  * online, offline, going offline, etc.
153  */
154 static ssize_t show_mem_state(struct device *dev,
155                         struct device_attribute *attr, char *buf)
156 {
157         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
158         ssize_t len = 0;
159
160         /*
161          * We can probably put these states in a nice little array
162          * so that they're not open-coded
163          */
164         switch (mem->state) {
165                 case MEM_ONLINE:
166                         len = sprintf(buf, "online\n");
167                         break;
168                 case MEM_OFFLINE:
169                         len = sprintf(buf, "offline\n");
170                         break;
171                 case MEM_GOING_OFFLINE:
172                         len = sprintf(buf, "going-offline\n");
173                         break;
174                 default:
175                         len = sprintf(buf, "ERROR-UNKNOWN-%ld\n",
176                                         mem->state);
177                         WARN_ON(1);
178                         break;
179         }
180
181         return len;
182 }
183
184 int memory_notify(unsigned long val, void *v)
185 {
186         return blocking_notifier_call_chain(&memory_chain, val, v);
187 }
188
189 int memory_isolate_notify(unsigned long val, void *v)
190 {
191         return atomic_notifier_call_chain(&memory_isolate_chain, val, v);
192 }
193
194 /*
195  * The probe routines leave the pages reserved, just as the bootmem code does.
196  * Make sure they're still that way.
197  */
198 static bool pages_correctly_reserved(unsigned long start_pfn)
199 {
200         int i, j;
201         struct page *page;
202         unsigned long pfn = start_pfn;
203
204         /*
205          * memmap between sections is not contiguous except with
206          * SPARSEMEM_VMEMMAP. We lookup the page once per section
207          * and assume memmap is contiguous within each section
208          */
209         for (i = 0; i < sections_per_block; i++, pfn += PAGES_PER_SECTION) {
210                 if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
211                         return false;
212                 page = pfn_to_page(pfn);
213
214                 for (j = 0; j < PAGES_PER_SECTION; j++) {
215                         if (PageReserved(page + j))
216                                 continue;
217
218                         printk(KERN_WARNING "section number %ld page number %d "
219                                 "not reserved, was it already online?\n",
220                                 pfn_to_section_nr(pfn), j);
221
222                         return false;
223                 }
224         }
225
226         return true;
227 }
228
229 /*
230  * MEMORY_HOTPLUG depends on SPARSEMEM in mm/Kconfig, so it is
231  * OK to have direct references to sparsemem variables in here.
232  */
233 static int
234 memory_block_action(unsigned long phys_index, unsigned long action, int online_type)
235 {
236         unsigned long start_pfn;
237         unsigned long nr_pages = PAGES_PER_SECTION * sections_per_block;
238         struct page *first_page;
239         int ret;
240
241         first_page = pfn_to_page(phys_index << PFN_SECTION_SHIFT);
242         start_pfn = page_to_pfn(first_page);
243
244         switch (action) {
245                 case MEM_ONLINE:
246                         if (!pages_correctly_reserved(start_pfn))
247                                 return -EBUSY;
248
249                         ret = online_pages(start_pfn, nr_pages, online_type);
250                         break;
251                 case MEM_OFFLINE:
252                         ret = offline_pages(start_pfn, nr_pages);
253                         break;
254                 default:
255                         WARN(1, KERN_WARNING "%s(%ld, %ld) unknown action: "
256                              "%ld\n", __func__, phys_index, action, action);
257                         ret = -EINVAL;
258         }
259
260         return ret;
261 }
262
263 static int memory_block_change_state(struct memory_block *mem,
264                 unsigned long to_state, unsigned long from_state_req)
265 {
266         int ret = 0;
267
268         if (mem->state != from_state_req)
269                 return -EINVAL;
270
271         if (to_state == MEM_OFFLINE)
272                 mem->state = MEM_GOING_OFFLINE;
273
274         ret = memory_block_action(mem->start_section_nr, to_state,
275                                 mem->online_type);
276
277         mem->state = ret ? from_state_req : to_state;
278
279         return ret;
280 }
281
282 /* The device lock serializes operations on memory_subsys_[online|offline] */
283 static int memory_subsys_online(struct device *dev)
284 {
285         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
286         int ret;
287
288         if (mem->state == MEM_ONLINE)
289                 return 0;
290
291         /*
292          * If we are called from store_mem_state(), online_type will be
293          * set >= 0 Otherwise we were called from the device online
294          * attribute and need to set the online_type.
295          */
296         if (mem->online_type < 0)
297                 mem->online_type = ONLINE_KEEP;
298
299         ret = memory_block_change_state(mem, MEM_ONLINE, MEM_OFFLINE);
300
301         /* clear online_type */
302         mem->online_type = -1;
303
304         return ret;
305 }
306
307 static int memory_subsys_offline(struct device *dev)
308 {
309         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
310
311         if (mem->state == MEM_OFFLINE)
312                 return 0;
313
314         return memory_block_change_state(mem, MEM_OFFLINE, MEM_ONLINE);
315 }
316
317 static ssize_t
318 store_mem_state(struct device *dev,
319                 struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
320 {
321         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
322         int ret, online_type;
323
324         ret = lock_device_hotplug_sysfs();
325         if (ret)
326                 return ret;
327
328         if (!strncmp(buf, "online_kernel", min_t(int, count, 13)))
329                 online_type = ONLINE_KERNEL;
330         else if (!strncmp(buf, "online_movable", min_t(int, count, 14)))
331                 online_type = ONLINE_MOVABLE;
332         else if (!strncmp(buf, "online", min_t(int, count, 6)))
333                 online_type = ONLINE_KEEP;
334         else if (!strncmp(buf, "offline", min_t(int, count, 7)))
335                 online_type = -1;
336         else {
337                 ret = -EINVAL;
338                 goto err;
339         }
340
341         switch (online_type) {
342         case ONLINE_KERNEL:
343         case ONLINE_MOVABLE:
344         case ONLINE_KEEP:
345                 /*
346                  * mem->online_type is not protected so there can be a
347                  * race here.  However, when racing online, the first
348                  * will succeed and the second will just return as the
349                  * block will already be online.  The online type
350                  * could be either one, but that is expected.
351                  */
352                 mem->online_type = online_type;
353                 ret = device_online(&mem->dev);
354                 break;
355         case -1:
356                 ret = device_offline(&mem->dev);
357                 break;
358         default:
359                 ret = -EINVAL; /* should never happen */
360         }
361
362 err:
363         unlock_device_hotplug();
364
365         if (ret)
366                 return ret;
367         return count;
368 }
369
370 /*
371  * phys_device is a bad name for this.  What I really want
372  * is a way to differentiate between memory ranges that
373  * are part of physical devices that constitute
374  * a complete removable unit or fru.
375  * i.e. do these ranges belong to the same physical device,
376  * s.t. if I offline all of these sections I can then
377  * remove the physical device?
378  */
379 static ssize_t show_phys_device(struct device *dev,
380                                 struct device_attribute *attr, char *buf)
381 {
382         struct memory_block *mem = to_memory_block(dev);
383         return sprintf(buf, "%d\n", mem->phys_device);
384 }
385
386 static DEVICE_ATTR(phys_index, 0444, show_mem_start_phys_index, NULL);
387 static DEVICE_ATTR(end_phys_index, 0444, show_mem_end_phys_index, NULL);
388 static DEVICE_ATTR(state, 0644, show_mem_state, store_mem_state);
389 static DEVICE_ATTR(phys_device, 0444, show_phys_device, NULL);
390 static DEVICE_ATTR(removable, 0444, show_mem_removable, NULL);
391
392 /*
393  * Block size attribute stuff
394  */
395 static ssize_t
396 print_block_size(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
397                  char *buf)
398 {
399         return sprintf(buf, "%lx\n", get_memory_block_size());
400 }
401
402 static DEVICE_ATTR(block_size_bytes, 0444, print_block_size, NULL);
403
404 /*
405  * Some architectures will have custom drivers to do this, and
406  * will not need to do it from userspace.  The fake hot-add code
407  * as well as ppc64 will do all of their discovery in userspace
408  * and will require this interface.
409  */
410 #ifdef CONFIG_ARCH_MEMORY_PROBE
411 static ssize_t
412 memory_probe_store(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
413                    const char *buf, size_t count)
414 {
415         u64 phys_addr;
416         int nid;
417         int i, ret;
418         unsigned long pages_per_block = PAGES_PER_SECTION * sections_per_block;
419
420         phys_addr = simple_strtoull(buf, NULL, 0);
421
422         if (phys_addr & ((pages_per_block << PAGE_SHIFT) - 1))
423                 return -EINVAL;
424
425         for (i = 0; i < sections_per_block; i++) {
426                 nid = memory_add_physaddr_to_nid(phys_addr);
427                 ret = add_memory(nid, phys_addr,
428                                  PAGES_PER_SECTION << PAGE_SHIFT);
429                 if (ret)
430                         goto out;
431
432                 phys_addr += MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;
433         }
434
435         ret = count;
436 out:
437         return ret;
438 }
439
440 static DEVICE_ATTR(probe, S_IWUSR, NULL, memory_probe_store);
441 #endif
442
443 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
444 /*
445  * Support for offlining pages of memory
446  */
447
448 /* Soft offline a page */
449 static ssize_t
450 store_soft_offline_page(struct device *dev,
451                         struct device_attribute *attr,
452                         const char *buf, size_t count)
453 {
454         int ret;
455         u64 pfn;
456         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
457                 return -EPERM;
458         if (kstrtoull(buf, 0, &pfn) < 0)
459                 return -EINVAL;
460         pfn >>= PAGE_SHIFT;
461         if (!pfn_valid(pfn))
462                 return -ENXIO;
463         ret = soft_offline_page(pfn_to_page(pfn), 0);
464         return ret == 0 ? count : ret;
465 }
466
467 /* Forcibly offline a page, including killing processes. */
468 static ssize_t
469 store_hard_offline_page(struct device *dev,
470                         struct device_attribute *attr,
471                         const char *buf, size_t count)
472 {
473         int ret;
474         u64 pfn;
475         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
476                 return -EPERM;
477         if (kstrtoull(buf, 0, &pfn) < 0)
478                 return -EINVAL;
479         pfn >>= PAGE_SHIFT;
480         ret = memory_failure(pfn, 0, 0);
481         return ret ? ret : count;
482 }
483
484 static DEVICE_ATTR(soft_offline_page, S_IWUSR, NULL, store_soft_offline_page);
485 static DEVICE_ATTR(hard_offline_page, S_IWUSR, NULL, store_hard_offline_page);
486 #endif
487
488 /*
489  * Note that phys_device is optional.  It is here to allow for
490  * differentiation between which *physical* devices each
491  * section belongs to...
492  */
493 int __weak arch_get_memory_phys_device(unsigned long start_pfn)
494 {
495         return 0;
496 }
497
498 /*
499  * A reference for the returned object is held and the reference for the
500  * hinted object is released.
501  */
502 struct memory_block *find_memory_block_hinted(struct mem_section *section,
503                                               struct memory_block *hint)
504 {
505         int block_id = base_memory_block_id(__section_nr(section));
506         struct device *hintdev = hint ? &hint->dev : NULL;
507         struct device *dev;
508
509         dev = subsys_find_device_by_id(&memory_subsys, block_id, hintdev);
510         if (hint)
511                 put_device(&hint->dev);
512         if (!dev)
513                 return NULL;
514         return to_memory_block(dev);
515 }
516
517 /*
518  * For now, we have a linear search to go find the appropriate
519  * memory_block corresponding to a particular phys_index. If
520  * this gets to be a real problem, we can always use a radix
521  * tree or something here.
522  *
523  * This could be made generic for all device subsystems.
524  */
525 struct memory_block *find_memory_block(struct mem_section *section)
526 {
527         return find_memory_block_hinted(section, NULL);
528 }
529
530 static struct attribute *memory_memblk_attrs[] = {
531         &dev_attr_phys_index.attr,
532         &dev_attr_end_phys_index.attr,
533         &dev_attr_state.attr,
534         &dev_attr_phys_device.attr,
535         &dev_attr_removable.attr,
536         NULL
537 };
538
539 static struct attribute_group memory_memblk_attr_group = {
540         .attrs = memory_memblk_attrs,
541 };
542
543 static const struct attribute_group *memory_memblk_attr_groups[] = {
544         &memory_memblk_attr_group,
545         NULL,
546 };
547
548 /*
549  * register_memory - Setup a sysfs device for a memory block
550  */
551 static
552 int register_memory(struct memory_block *memory)
553 {
554         memory->dev.bus = &memory_subsys;
555         memory->dev.id = memory->start_section_nr / sections_per_block;
556         memory->dev.release = memory_block_release;
557         memory->dev.groups = memory_memblk_attr_groups;
558         memory->dev.offline = memory->state == MEM_OFFLINE;
559
560         return device_register(&memory->dev);
561 }
562
563 static int init_memory_block(struct memory_block **memory,
564                              struct mem_section *section, unsigned long state)
565 {
566         struct memory_block *mem;
567         unsigned long start_pfn;
568         int scn_nr;
569         int ret = 0;
570
571         mem = kzalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
572         if (!mem)
573                 return -ENOMEM;
574
575         scn_nr = __section_nr(section);
576         mem->start_section_nr =
577                         base_memory_block_id(scn_nr) * sections_per_block;
578         mem->end_section_nr = mem->start_section_nr + sections_per_block - 1;
579         mem->state = state;
580         mem->section_count++;
581         start_pfn = section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr);
582         mem->phys_device = arch_get_memory_phys_device(start_pfn);
583
584         ret = register_memory(mem);
585
586         *memory = mem;
587         return ret;
588 }
589
590 static int add_memory_block(int base_section_nr)
591 {
592         struct memory_block *mem;
593         int i, ret, section_count = 0, section_nr;
594
595         for (i = base_section_nr;
596              (i < base_section_nr + sections_per_block) && i < NR_MEM_SECTIONS;
597              i++) {
598                 if (!present_section_nr(i))
599                         continue;
600                 if (section_count == 0)
601                         section_nr = i;
602                 section_count++;
603         }
604
605         if (section_count == 0)
606                 return 0;
607         ret = init_memory_block(&mem, __nr_to_section(section_nr), MEM_ONLINE);
608         if (ret)
609                 return ret;
610         mem->section_count = section_count;
611         return 0;
612 }
613
614
615 /*
616  * need an interface for the VM to add new memory regions,
617  * but without onlining it.
618  */
619 int register_new_memory(int nid, struct mem_section *section)
620 {
621         int ret = 0;
622         struct memory_block *mem;
623
624         mutex_lock(&mem_sysfs_mutex);
625
626         mem = find_memory_block(section);
627         if (mem) {
628                 mem->section_count++;
629                 put_device(&mem->dev);
630         } else {
631                 ret = init_memory_block(&mem, section, MEM_OFFLINE);
632                 if (ret)
633                         goto out;
634         }
635
636         if (mem->section_count == sections_per_block)
637                 ret = register_mem_sect_under_node(mem, nid);
638 out:
639         mutex_unlock(&mem_sysfs_mutex);
640         return ret;
641 }
642
643 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
644 static void
645 unregister_memory(struct memory_block *memory)
646 {
647         BUG_ON(memory->dev.bus != &memory_subsys);
648
649         /* drop the ref. we got in remove_memory_block() */
650         put_device(&memory->dev);
651         device_unregister(&memory->dev);
652 }
653
654 static int remove_memory_block(unsigned long node_id,
655                                struct mem_section *section, int phys_device)
656 {
657         struct memory_block *mem;
658
659         mutex_lock(&mem_sysfs_mutex);
660         mem = find_memory_block(section);
661         unregister_mem_sect_under_nodes(mem, __section_nr(section));
662
663         mem->section_count--;
664         if (mem->section_count == 0)
665                 unregister_memory(mem);
666         else
667                 put_device(&mem->dev);
668
669         mutex_unlock(&mem_sysfs_mutex);
670         return 0;
671 }
672
673 int unregister_memory_section(struct mem_section *section)
674 {
675         if (!present_section(section))
676                 return -EINVAL;
677
678         return remove_memory_block(0, section, 0);
679 }
680 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
681
682 /* return true if the memory block is offlined, otherwise, return false */
683 bool is_memblock_offlined(struct memory_block *mem)
684 {
685         return mem->state == MEM_OFFLINE;
686 }
687
688 static struct attribute *memory_root_attrs[] = {
689 #ifdef CONFIG_ARCH_MEMORY_PROBE
690         &dev_attr_probe.attr,
691 #endif
692
693 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
694         &dev_attr_soft_offline_page.attr,
695         &dev_attr_hard_offline_page.attr,
696 #endif
697
698         &dev_attr_block_size_bytes.attr,
699         NULL
700 };
701
702 static struct attribute_group memory_root_attr_group = {
703         .attrs = memory_root_attrs,
704 };
705
706 static const struct attribute_group *memory_root_attr_groups[] = {
707         &memory_root_attr_group,
708         NULL,
709 };
710
711 /*
712  * Initialize the sysfs support for memory devices...
713  */
714 int __init memory_dev_init(void)
715 {
716         unsigned int i;
717         int ret;
718         int err;
719         unsigned long block_sz;
720
721         ret = subsys_system_register(&memory_subsys, memory_root_attr_groups);
722         if (ret)
723                 goto out;
724
725         block_sz = get_memory_block_size();
726         sections_per_block = block_sz / MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;
727
728         /*
729          * Create entries for memory sections that were found
730          * during boot and have been initialized
731          */
732         mutex_lock(&mem_sysfs_mutex);
733         for (i = 0; i < NR_MEM_SECTIONS; i += sections_per_block) {
734                 err = add_memory_block(i);
735                 if (!ret)
736                         ret = err;
737         }
738         mutex_unlock(&mem_sysfs_mutex);
739
740 out:
741         if (ret)
742                 printk(KERN_ERR "%s() failed: %d\n", __func__, ret);
743         return ret;
744 }