mm/memory_hotplug.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/memory_hotplug.c
   3  *
   4  *  Copyright (C)
   5  */
   6
   7 #include <linux/stddef.h>
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/sched/signal.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/interrupt.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/compiler.h>
  14 #include <linux/export.h>
  15 #include <linux/pagevec.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/sysctl.h>
  19 #include <linux/cpu.h>
  20 #include <linux/memory.h>
  21 #include <linux/memremap.h>
  22 #include <linux/memory_hotplug.h>
  23 #include <linux/highmem.h>
  24 #include <linux/vmalloc.h>
  25 #include <linux/ioport.h>
  26 #include <linux/delay.h>
  27 #include <linux/migrate.h>
  28 #include <linux/page-isolation.h>
  29 #include <linux/pfn.h>
  30 #include <linux/suspend.h>
  31 #include <linux/mm_inline.h>
  32 #include <linux/firmware-map.h>
  33 #include <linux/stop_machine.h>
  34 #include <linux/hugetlb.h>
  35 #include <linux/memblock.h>
  36 #include <linux/bootmem.h>
  37 #include <linux/compaction.h>
  38 #include <linux/rmap.h>
  39
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41
  42 #include "internal.h"
  43
  44 /*
  45  * online_page_callback contains pointer to current page onlining function.
  46  * Initially it is generic_online_page(). If it is required it could be
  47  * changed by calling set_online_page_callback() for callback registration
  48  * and restore_online_page_callback() for generic callback restore.
  49  */
  50
  51 static void generic_online_page(struct page *page);
  52
  53 static online_page_callback_t online_page_callback = generic_online_page;
  54 static DEFINE_MUTEX(online_page_callback_lock);
  55
  56 DEFINE_STATIC_PERCPU_RWSEM(mem_hotplug_lock);
  57
  58 void get_online_mems(void)
  59 {
  60         percpu_down_read(&mem_hotplug_lock);
  61 }
  62
  63 void put_online_mems(void)
  64 {
  65         percpu_up_read(&mem_hotplug_lock);
  66 }
  67
  68 bool movable_node_enabled = false;
  69
  70 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_DEFAULT_ONLINE
  71 bool memhp_auto_online;
  72 #else
  73 bool memhp_auto_online = true;
  74 #endif
  75 EXPORT_SYMBOL_GPL(memhp_auto_online);
  76
  77 static int __init setup_memhp_default_state(char *str)
  78 {
  79         if (!strcmp(str, "online"))
  80                 memhp_auto_online = true;
  81         else if (!strcmp(str, "offline"))
  82                 memhp_auto_online = false;
  83
  84         return 1;
  85 }
  86 __setup("memhp_default_state=", setup_memhp_default_state);
  87
  88 void mem_hotplug_begin(void)
  89 {
  90         cpus_read_lock();
  91         percpu_down_write(&mem_hotplug_lock);
  92 }
  93
  94 void mem_hotplug_done(void)
  95 {
  96         percpu_up_write(&mem_hotplug_lock);
  97         cpus_read_unlock();
  98 }
  99
 100 /* add this memory to iomem resource */
 101 static struct resource *register_memory_resource(u64 start, u64 size)
 102 {
 103         struct resource *res, *conflict;
 104         res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 105         if (!res)
 106                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 107
 108         res->name = "System RAM";
 109         res->start = start;
 110         res->end = start + size - 1;
 111         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 112         conflict =  request_resource_conflict(&iomem_resource, res);
 113         if (conflict) {
 114                 if (conflict->desc == IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY) {
 115                         pr_debug("Device unaddressable memory block "
 116                                  "memory hotplug at %#010llx !\n",
 117                                  (unsigned long long)start);
 118                 }
 119                 pr_debug("System RAM resource %pR cannot be added\n", res);
 120                 kfree(res);
 121                 return ERR_PTR(-EEXIST);
 122         }
 123         return res;
 124 }
 125
 126 static void release_memory_resource(struct resource *res)
 127 {
 128         if (!res)
 129                 return;
 130         release_resource(res);
 131         kfree(res);
 132         return;
 133 }
 134
 135 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE
 136 void get_page_bootmem(unsigned long info,  struct page *page,
 137                       unsigned long type)
 138 {
 139         page->freelist = (void *)type;
 140         SetPagePrivate(page);
 141         set_page_private(page, info);
 142         page_ref_inc(page);
 143 }
 144
 145 void put_page_bootmem(struct page *page)
 146 {
 147         unsigned long type;
 148
 149         type = (unsigned long) page->freelist;
 150         BUG_ON(type < MEMORY_HOTPLUG_MIN_BOOTMEM_TYPE ||
 151                type > MEMORY_HOTPLUG_MAX_BOOTMEM_TYPE);
 152
 153         if (page_ref_dec_return(page) == 1) {
 154                 page->freelist = NULL;
 155                 ClearPagePrivate(page);
 156                 set_page_private(page, 0);
 157                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
 158                 free_reserved_page(page);
 159         }
 160 }
 161
 162 #ifdef CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE
 163 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 164 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
 165 {
 166         unsigned long *usemap, mapsize, section_nr, i;
 167         struct mem_section *ms;
 168         struct page *page, *memmap;
 169
 170         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
 171         ms = __nr_to_section(section_nr);
 172
 173         /* Get section's memmap address */
 174         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
 175
 176         /*
 177          * Get page for the memmap's phys address
 178          * XXX: need more consideration for sparse_vmemmap...
 179          */
 180         page = virt_to_page(memmap);
 181         mapsize = sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION;
 182         mapsize = PAGE_ALIGN(mapsize) >> PAGE_SHIFT;
 183
 184         /* remember memmap's page */
 185         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 186                 get_page_bootmem(section_nr, page, SECTION_INFO);
 187
 188         usemap = __nr_to_section(section_nr)->pageblock_flags;
 189         page = virt_to_page(usemap);
 190
 191         mapsize = PAGE_ALIGN(usemap_size()) >> PAGE_SHIFT;
 192
 193         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 194                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
 195
 196 }
 197 #else /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 198 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
 199 {
 200         unsigned long *usemap, mapsize, section_nr, i;
 201         struct mem_section *ms;
 202         struct page *page, *memmap;
 203
 204         if (!pfn_valid(start_pfn))
 205                 return;
 206
 207         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
 208         ms = __nr_to_section(section_nr);
 209
 210         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
 211
 212         register_page_bootmem_memmap(section_nr, memmap, PAGES_PER_SECTION);
 213
 214         usemap = __nr_to_section(section_nr)->pageblock_flags;
 215         page = virt_to_page(usemap);
 216
 217         mapsize = PAGE_ALIGN(usemap_size()) >> PAGE_SHIFT;
 218
 219         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 220                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
 221 }
 222 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 223
 224 void __init register_page_bootmem_info_node(struct pglist_data *pgdat)
 225 {
 226         unsigned long i, pfn, end_pfn, nr_pages;
 227         int node = pgdat->node_id;
 228         struct page *page;
 229
 230         nr_pages = PAGE_ALIGN(sizeof(struct pglist_data)) >> PAGE_SHIFT;
 231         page = virt_to_page(pgdat);
 232
 233         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
 234                 get_page_bootmem(node, page, NODE_INFO);
 235
 236         pfn = pgdat->node_start_pfn;
 237         end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
 238
 239         /* register section info */
 240         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 241                 /*
 242                  * Some platforms can assign the same pfn to multiple nodes - on
 243                  * node0 as well as nodeN.  To avoid registering a pfn against
 244                  * multiple nodes we check that this pfn does not already
 245                  * reside in some other nodes.
 246                  */
 247                 if (pfn_valid(pfn) && (early_pfn_to_nid(pfn) == node))
 248                         register_page_bootmem_info_section(pfn);
 249         }
 250 }
 251 #endif /* CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE */
 252
 253 static int __meminit __add_section(int nid, unsigned long phys_start_pfn,
 254                 bool want_memblock)
 255 {
 256         int ret;
 257         int i;
 258
 259         if (pfn_valid(phys_start_pfn))
 260                 return -EEXIST;
 261
 262         ret = sparse_add_one_section(NODE_DATA(nid), phys_start_pfn);
 263         if (ret < 0)
 264                 return ret;
 265
 266         /*
 267          * Make all the pages reserved so that nobody will stumble over half
 268          * initialized state.
 269          * FIXME: We also have to associate it with a node because pfn_to_node
 270          * relies on having page with the proper node.
 271          */
 272         for (i = 0; i < PAGES_PER_SECTION; i++) {
 273                 unsigned long pfn = phys_start_pfn + i;
 274                 struct page *page;
 275                 if (!pfn_valid(pfn))
 276                         continue;
 277
 278                 page = pfn_to_page(pfn);
 279                 set_page_node(page, nid);
 280                 SetPageReserved(page);
 281         }
 282
 283         if (!want_memblock)
 284                 return 0;
 285
 286         return register_new_memory(nid, __pfn_to_section(phys_start_pfn));
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Reasonably generic function for adding memory.  It is
 291  * expected that archs that support memory hotplug will
 292  * call this function after deciding the zone to which to
 293  * add the new pages.
 294  */
 295 int __ref __add_pages(int nid, unsigned long phys_start_pfn,
 296                         unsigned long nr_pages, bool want_memblock)
 297 {
 298         unsigned long i;
 299         int err = 0;
 300         int start_sec, end_sec;
 301         struct vmem_altmap *altmap;
 302
 303         /* during initialize mem_map, align hot-added range to section */
 304         start_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn);
 305         end_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn + nr_pages - 1);
 306
 307         altmap = to_vmem_altmap((unsigned long) pfn_to_page(phys_start_pfn));
 308         if (altmap) {
 309                 /*
 310                  * Validate altmap is within bounds of the total request
 311                  */
 312                 if (altmap->base_pfn != phys_start_pfn
 313                                 || vmem_altmap_offset(altmap) > nr_pages) {
 314                         pr_warn_once("memory add fail, invalid altmap\n");
 315                         err = -EINVAL;
 316                         goto out;
 317                 }
 318                 altmap->alloc = 0;
 319         }
 320
 321         for (i = start_sec; i <= end_sec; i++) {
 322                 err = __add_section(nid, section_nr_to_pfn(i), want_memblock);
 323
 324                 /*
 325                  * EEXIST is finally dealt with by ioresource collision
 326                  * check. see add_memory() => register_memory_resource()
 327                  * Warning will be printed if there is collision.
 328                  */
 329                 if (err && (err != -EEXIST))
 330                         break;
 331                 err = 0;
 332                 cond_resched();
 333         }
 334         vmemmap_populate_print_last();
 335 out:
 336         return err;
 337 }
 338 EXPORT_SYMBOL_GPL(__add_pages);
 339
 340 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 341 /* find the smallest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn) */
 342 static unsigned long find_smallest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
 343                                      unsigned long start_pfn,
 344                                      unsigned long end_pfn)
 345 {
 346         struct mem_section *ms;
 347
 348         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 349                 ms = __pfn_to_section(start_pfn);
 350
 351                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 352                         continue;
 353
 354                 if (unlikely(pfn_to_nid(start_pfn) != nid))
 355                         continue;
 356
 357                 if (zone && zone != page_zone(pfn_to_page(start_pfn)))
 358                         continue;
 359
 360                 return start_pfn;
 361         }
 362
 363         return 0;
 364 }
 365
 366 /* find the biggest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn). */
 367 static unsigned long find_biggest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
 368                                     unsigned long start_pfn,
 369                                     unsigned long end_pfn)
 370 {
 371         struct mem_section *ms;
 372         unsigned long pfn;
 373
 374         /* pfn is the end pfn of a memory section. */
 375         pfn = end_pfn - 1;
 376         for (; pfn >= start_pfn; pfn -= PAGES_PER_SECTION) {
 377                 ms = __pfn_to_section(pfn);
 378
 379                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 380                         continue;
 381
 382                 if (unlikely(pfn_to_nid(pfn) != nid))
 383                         continue;
 384
 385                 if (zone && zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
 386                         continue;
 387
 388                 return pfn;
 389         }
 390
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static void shrink_zone_span(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 395                              unsigned long end_pfn)
 396 {
 397         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 398         unsigned long z = zone_end_pfn(zone); /* zone_end_pfn namespace clash */
 399         unsigned long zone_end_pfn = z;
 400         unsigned long pfn;
 401         struct mem_section *ms;
 402         int nid = zone_to_nid(zone);
 403
 404         zone_span_writelock(zone);
 405         if (zone_start_pfn == start_pfn) {
 406                 /*
 407                  * If the section is smallest section in the zone, it need
 408                  * shrink zone->zone_start_pfn and zone->zone_spanned_pages.
 409                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
 410                  * for shrinking zone.
 411                  */
 412                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, zone, end_pfn,
 413                                                 zone_end_pfn);
 414                 if (pfn) {
 415                         zone->zone_start_pfn = pfn;
 416                         zone->spanned_pages = zone_end_pfn - pfn;
 417                 }
 418         } else if (zone_end_pfn == end_pfn) {
 419                 /*
 420                  * If the section is biggest section in the zone, it need
 421                  * shrink zone->spanned_pages.
 422                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
 423                  * shrinking zone.
 424                  */
 425                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, zone, zone_start_pfn,
 426                                                start_pfn);
 427                 if (pfn)
 428                         zone->spanned_pages = pfn - zone_start_pfn + 1;
 429         }
 430
 431         /*
 432          * The section is not biggest or smallest mem_section in the zone, it
 433          * only creates a hole in the zone. So in this case, we need not
 434          * change the zone. But perhaps, the zone has only hole data. Thus
 435          * it check the zone has only hole or not.
 436          */
 437         pfn = zone_start_pfn;
 438         for (; pfn < zone_end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 439                 ms = __pfn_to_section(pfn);
 440
 441                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 442                         continue;
 443
 444                 if (page_zone(pfn_to_page(pfn)) != zone)
 445                         continue;
 446
 447                  /* If the section is current section, it continues the loop */
 448                 if (start_pfn == pfn)
 449                         continue;
 450
 451                 /* If we find valid section, we have nothing to do */
 452                 zone_span_writeunlock(zone);
 453                 return;
 454         }
 455
 456         /* The zone has no valid section */
 457         zone->zone_start_pfn = 0;
 458         zone->spanned_pages = 0;
 459         zone_span_writeunlock(zone);
 460 }
 461
 462 static void shrink_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat,
 463                               unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 464 {
 465         unsigned long pgdat_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
 466         unsigned long p = pgdat_end_pfn(pgdat); /* pgdat_end_pfn namespace clash */
 467         unsigned long pgdat_end_pfn = p;
 468         unsigned long pfn;
 469         struct mem_section *ms;
 470         int nid = pgdat->node_id;
 471
 472         if (pgdat_start_pfn == start_pfn) {
 473                 /*
 474                  * If the section is smallest section in the pgdat, it need
 475                  * shrink pgdat->node_start_pfn and pgdat->node_spanned_pages.
 476                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
 477                  * for shrinking zone.
 478                  */
 479                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, NULL, end_pfn,
 480                                                 pgdat_end_pfn);
 481                 if (pfn) {
 482                         pgdat->node_start_pfn = pfn;
 483                         pgdat->node_spanned_pages = pgdat_end_pfn - pfn;
 484                 }
 485         } else if (pgdat_end_pfn == end_pfn) {
 486                 /*
 487                  * If the section is biggest section in the pgdat, it need
 488                  * shrink pgdat->node_spanned_pages.
 489                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
 490                  * shrinking zone.
 491                  */
 492                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, NULL, pgdat_start_pfn,
 493                                                start_pfn);
 494                 if (pfn)
 495                         pgdat->node_spanned_pages = pfn - pgdat_start_pfn + 1;
 496         }
 497
 498         /*
 499          * If the section is not biggest or smallest mem_section in the pgdat,
 500          * it only creates a hole in the pgdat. So in this case, we need not
 501          * change the pgdat.
 502          * But perhaps, the pgdat has only hole data. Thus it check the pgdat
 503          * has only hole or not.
 504          */
 505         pfn = pgdat_start_pfn;
 506         for (; pfn < pgdat_end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 507                 ms = __pfn_to_section(pfn);
 508
 509                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 510                         continue;
 511
 512                 if (pfn_to_nid(pfn) != nid)
 513                         continue;
 514
 515                  /* If the section is current section, it continues the loop */
 516                 if (start_pfn == pfn)
 517                         continue;
 518
 519                 /* If we find valid section, we have nothing to do */
 520                 return;
 521         }
 522
 523         /* The pgdat has no valid section */
 524         pgdat->node_start_pfn = 0;
 525         pgdat->node_spanned_pages = 0;
 526 }
 527
 528 static void __remove_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn)
 529 {
 530         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 531         int nr_pages = PAGES_PER_SECTION;
 532         unsigned long flags;
 533
 534         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 535         shrink_zone_span(zone, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 536         shrink_pgdat_span(pgdat, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 537         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 538 }
 539
 540 static int __remove_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms,
 541                 unsigned long map_offset)
 542 {
 543         unsigned long start_pfn;
 544         int scn_nr;
 545         int ret = -EINVAL;
 546
 547         if (!valid_section(ms))
 548                 return ret;
 549
 550         ret = unregister_memory_section(ms);
 551         if (ret)
 552                 return ret;
 553
 554         scn_nr = __section_nr(ms);
 555         start_pfn = section_nr_to_pfn((unsigned long)scn_nr);
 556         __remove_zone(zone, start_pfn);
 557
 558         sparse_remove_one_section(zone, ms, map_offset);
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 /**
 563  * __remove_pages() - remove sections of pages from a zone
 564  * @zone: zone from which pages need to be removed
 565  * @phys_start_pfn: starting pageframe (must be aligned to start of a section)
 566  * @nr_pages: number of pages to remove (must be multiple of section size)
 567  *
 568  * Generic helper function to remove section mappings and sysfs entries
 569  * for the section of the memory we are removing. Caller needs to make
 570  * sure that pages are marked reserved and zones are adjust properly by
 571  * calling offline_pages().
 572  */
 573 int __remove_pages(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn,
 574                  unsigned long nr_pages)
 575 {
 576         unsigned long i;
 577         unsigned long map_offset = 0;
 578         int sections_to_remove, ret = 0;
 579
 580         /* In the ZONE_DEVICE case device driver owns the memory region */
 581         if (is_dev_zone(zone)) {
 582                 struct page *page = pfn_to_page(phys_start_pfn);
 583                 struct vmem_altmap *altmap;
 584
 585                 altmap = to_vmem_altmap((unsigned long) page);
 586                 if (altmap)
 587                         map_offset = vmem_altmap_offset(altmap);
 588         } else {
 589                 resource_size_t start, size;
 590
 591                 start = phys_start_pfn << PAGE_SHIFT;
 592                 size = nr_pages * PAGE_SIZE;
 593
 594                 ret = release_mem_region_adjustable(&iomem_resource, start,
 595                                         size);
 596                 if (ret) {
 597                         resource_size_t endres = start + size - 1;
 598
 599                         pr_warn("Unable to release resource <%pa-%pa> (%d)\n",
 600                                         &start, &endres, ret);
 601                 }
 602         }
 603
 604         clear_zone_contiguous(zone);
 605
 606         /*
 607          * We can only remove entire sections
 608          */
 609         BUG_ON(phys_start_pfn & ~PAGE_SECTION_MASK);
 610         BUG_ON(nr_pages % PAGES_PER_SECTION);
 611
 612         sections_to_remove = nr_pages / PAGES_PER_SECTION;
 613         for (i = 0; i < sections_to_remove; i++) {
 614                 unsigned long pfn = phys_start_pfn + i*PAGES_PER_SECTION;
 615
 616                 ret = __remove_section(zone, __pfn_to_section(pfn), map_offset);
 617                 map_offset = 0;
 618                 if (ret)
 619                         break;
 620         }
 621
 622         set_zone_contiguous(zone);
 623
 624         return ret;
 625 }
 626 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
 627
 628 int set_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
 629 {
 630         int rc = -EINVAL;
 631
 632         get_online_mems();
 633         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
 634
 635         if (online_page_callback == generic_online_page) {
 636                 online_page_callback = callback;
 637                 rc = 0;
 638         }
 639
 640         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
 641         put_online_mems();
 642
 643         return rc;
 644 }
 645 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_online_page_callback);
 646
 647 int restore_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
 648 {
 649         int rc = -EINVAL;
 650
 651         get_online_mems();
 652         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
 653
 654         if (online_page_callback == callback) {
 655                 online_page_callback = generic_online_page;
 656                 rc = 0;
 657         }
 658
 659         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
 660         put_online_mems();
 661
 662         return rc;
 663 }
 664 EXPORT_SYMBOL_GPL(restore_online_page_callback);
 665
 666 void __online_page_set_limits(struct page *page)
 667 {
 668 }
 669 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_set_limits);
 670
 671 void __online_page_increment_counters(struct page *page)
 672 {
 673         adjust_managed_page_count(page, 1);
 674 }
 675 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_increment_counters);
 676
 677 void __online_page_free(struct page *page)
 678 {
 679         __free_reserved_page(page);
 680 }
 681 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_free);
 682
 683 static void generic_online_page(struct page *page)
 684 {
 685         __online_page_set_limits(page);
 686         __online_page_increment_counters(page);
 687         __online_page_free(page);
 688 }
 689
 690 static int online_pages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 691                         void *arg)
 692 {
 693         unsigned long i;
 694         unsigned long onlined_pages = *(unsigned long *)arg;
 695         struct page *page;
 696
 697         if (PageReserved(pfn_to_page(start_pfn)))
 698                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 699                         page = pfn_to_page(start_pfn + i);
 700                         (*online_page_callback)(page);
 701                         onlined_pages++;
 702                 }
 703
 704         online_mem_sections(start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 705
 706         *(unsigned long *)arg = onlined_pages;
 707         return 0;
 708 }
 709
 710 /* check which state of node_states will be changed when online memory */
 711 static void node_states_check_changes_online(unsigned long nr_pages,
 712         struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
 713 {
 714         int nid = zone_to_nid(zone);
 715         enum zone_type zone_last = ZONE_NORMAL;
 716
 717         /*
 718          * If we have HIGHMEM or movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
 719          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_NORMAL,
 720          * set zone_last to ZONE_NORMAL.
 721          *
 722          * If we don't have HIGHMEM nor movable node,
 723          * node_states[N_NORMAL_MEMORY] contains nodes which have zones of
 724          * 0...ZONE_MOVABLE, set zone_last to ZONE_MOVABLE.
 725          */
 726         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
 727                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
 728
 729         /*
 730          * if the memory to be online is in a zone of 0...zone_last, and
 731          * the zones of 0...zone_last don't have memory before online, we will
 732          * need to set the node to node_states[N_NORMAL_MEMORY] after
 733          * the memory is online.
 734          */
 735         if (zone_idx(zone) <= zone_last && !node_state(nid, N_NORMAL_MEMORY))
 736                 arg->status_change_nid_normal = nid;
 737         else
 738                 arg->status_change_nid_normal = -1;
 739
 740 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 741         /*
 742          * If we have movable node, node_states[N_HIGH_MEMORY]
 743          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_HIGHMEM,
 744          * set zone_last to ZONE_HIGHMEM.
 745          *
 746          * If we don't have movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
 747          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_MOVABLE,
 748          * set zone_last to ZONE_MOVABLE.
 749          */
 750         zone_last = ZONE_HIGHMEM;
 751         if (N_MEMORY == N_HIGH_MEMORY)
 752                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
 753
 754         if (zone_idx(zone) <= zone_last && !node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
 755                 arg->status_change_nid_high = nid;
 756         else
 757                 arg->status_change_nid_high = -1;
 758 #else
 759         arg->status_change_nid_high = arg->status_change_nid_normal;
 760 #endif
 761
 762         /*
 763          * if the node don't have memory befor online, we will need to
 764          * set the node to node_states[N_MEMORY] after the memory
 765          * is online.
 766          */
 767         if (!node_state(nid, N_MEMORY))
 768                 arg->status_change_nid = nid;
 769         else
 770                 arg->status_change_nid = -1;
 771 }
 772
 773 static void node_states_set_node(int node, struct memory_notify *arg)
 774 {
 775         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
 776                 node_set_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
 777
 778         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
 779                 node_set_state(node, N_HIGH_MEMORY);
 780
 781         node_set_state(node, N_MEMORY);
 782 }
 783
 784 static void __meminit resize_zone_range(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 785                 unsigned long nr_pages)
 786 {
 787         unsigned long old_end_pfn = zone_end_pfn(zone);
 788
 789         if (zone_is_empty(zone) || start_pfn < zone->zone_start_pfn)
 790                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
 791
 792         zone->spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - zone->zone_start_pfn;
 793 }
 794
 795 static void __meminit resize_pgdat_range(struct pglist_data *pgdat, unsigned long start_pfn,
 796                                      unsigned long nr_pages)
 797 {
 798         unsigned long old_end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
 799
 800         if (!pgdat->node_spanned_pages || start_pfn < pgdat->node_start_pfn)
 801                 pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
 802
 803         pgdat->node_spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - pgdat->node_start_pfn;
 804 }
 805
 806 void __ref move_pfn_range_to_zone(struct zone *zone,
 807                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
 808 {
 809         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 810         int nid = pgdat->node_id;
 811         unsigned long flags;
 812
 813         if (zone_is_empty(zone))
 814                 init_currently_empty_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
 815
 816         clear_zone_contiguous(zone);
 817
 818         /* TODO Huh pgdat is irqsave while zone is not. It used to be like that before */
 819         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
 820         zone_span_writelock(zone);
 821         resize_zone_range(zone, start_pfn, nr_pages);
 822         zone_span_writeunlock(zone);
 823         resize_pgdat_range(pgdat, start_pfn, nr_pages);
 824         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
 825
 826         /*
 827          * TODO now we have a visible range of pages which are not associated
 828          * with their zone properly. Not nice but set_pfnblock_flags_mask
 829          * expects the zone spans the pfn range. All the pages in the range
 830          * are reserved so nobody should be touching them so we should be safe
 831          */
 832         memmap_init_zone(nr_pages, nid, zone_idx(zone), start_pfn, MEMMAP_HOTPLUG);
 833
 834         set_zone_contiguous(zone);
 835 }
 836
 837 /*
 838  * Returns a default kernel memory zone for the given pfn range.
 839  * If no kernel zone covers this pfn range it will automatically go
 840  * to the ZONE_NORMAL.
 841  */
 842 static struct zone *default_kernel_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
 843                 unsigned long nr_pages)
 844 {
 845         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
 846         int zid;
 847
 848         for (zid = 0; zid <= ZONE_NORMAL; zid++) {
 849                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
 850
 851                 if (zone_intersects(zone, start_pfn, nr_pages))
 852                         return zone;
 853         }
 854
 855         return &pgdat->node_zones[ZONE_NORMAL];
 856 }
 857
 858 static inline struct zone *default_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
 859                 unsigned long nr_pages)
 860 {
 861         struct zone *kernel_zone = default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn,
 862                         nr_pages);
 863         struct zone *movable_zone = &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
 864         bool in_kernel = zone_intersects(kernel_zone, start_pfn, nr_pages);
 865         bool in_movable = zone_intersects(movable_zone, start_pfn, nr_pages);
 866
 867         /*
 868          * We inherit the existing zone in a simple case where zones do not
 869          * overlap in the given range
 870          */
 871         if (in_kernel ^ in_movable)
 872                 return (in_kernel) ? kernel_zone : movable_zone;
 873
 874         /*
 875          * If the range doesn't belong to any zone or two zones overlap in the
 876          * given range then we use movable zone only if movable_node is
 877          * enabled because we always online to a kernel zone by default.
 878          */
 879         return movable_node_enabled ? movable_zone : kernel_zone;
 880 }
 881
 882 struct zone * zone_for_pfn_range(int online_type, int nid, unsigned start_pfn,
 883                 unsigned long nr_pages)
 884 {
 885         if (online_type == MMOP_ONLINE_KERNEL)
 886                 return default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
 887
 888         if (online_type == MMOP_ONLINE_MOVABLE)
 889                 return &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
 890
 891         return default_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
 892 }
 893
 894 /*
 895  * Associates the given pfn range with the given node and the zone appropriate
 896  * for the given online type.
 897  */
 898 static struct zone * __meminit move_pfn_range(int online_type, int nid,
 899                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
 900 {
 901         struct zone *zone;
 902
 903         zone = zone_for_pfn_range(online_type, nid, start_pfn, nr_pages);
 904         move_pfn_range_to_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
 905         return zone;
 906 }
 907
 908 /* Must be protected by mem_hotplug_begin() or a device_lock */
 909 int __ref online_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, int online_type)
 910 {
 911         unsigned long flags;
 912         unsigned long onlined_pages = 0;
 913         struct zone *zone;
 914         int need_zonelists_rebuild = 0;
 915         int nid;
 916         int ret;
 917         struct memory_notify arg;
 918
 919         nid = pfn_to_nid(pfn);
 920         /* associate pfn range with the zone */
 921         zone = move_pfn_range(online_type, nid, pfn, nr_pages);
 922
 923         arg.start_pfn = pfn;
 924         arg.nr_pages = nr_pages;
 925         node_states_check_changes_online(nr_pages, zone, &arg);
 926
 927         ret = memory_notify(MEM_GOING_ONLINE, &arg);
 928         ret = notifier_to_errno(ret);
 929         if (ret)
 930                 goto failed_addition;
 931
 932         /*
 933          * If this zone is not populated, then it is not in zonelist.
 934          * This means the page allocator ignores this zone.
 935          * So, zonelist must be updated after online.
 936          */
 937         if (!populated_zone(zone)) {
 938                 need_zonelists_rebuild = 1;
 939                 setup_zone_pageset(zone);
 940         }
 941
 942         ret = walk_system_ram_range(pfn, nr_pages, &onlined_pages,
 943                 online_pages_range);
 944         if (ret) {
 945                 if (need_zonelists_rebuild)
 946                         zone_pcp_reset(zone);
 947                 goto failed_addition;
 948         }
 949
 950         zone->present_pages += onlined_pages;
 951
 952         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 953         zone->zone_pgdat->node_present_pages += onlined_pages;
 954         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 955
 956         if (onlined_pages) {
 957                 node_states_set_node(nid, &arg);
 958                 if (need_zonelists_rebuild)
 959                         build_all_zonelists(NULL);
 960                 else
 961                         zone_pcp_update(zone);
 962         }
 963
 964         init_per_zone_wmark_min();
 965
 966         if (onlined_pages) {
 967                 kswapd_run(nid);
 968                 kcompactd_run(nid);
 969         }
 970
 971         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
 972
 973         writeback_set_ratelimit();
 974
 975         if (onlined_pages)
 976                 memory_notify(MEM_ONLINE, &arg);
 977         return 0;
 978
 979 failed_addition:
 980         pr_debug("online_pages [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
 981                  (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
 982                  (((unsigned long long) pfn + nr_pages) << PAGE_SHIFT) - 1);
 983         memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
 984         return ret;
 985 }
 986 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE */
 987
 988 static void reset_node_present_pages(pg_data_t *pgdat)
 989 {
 990         struct zone *z;
 991
 992         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
 993                 z->present_pages = 0;
 994
 995         pgdat->node_present_pages = 0;
 996 }
 997
 998 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 999 static pg_data_t __ref *hotadd_new_pgdat(int nid, u64 start)
1000 {
1001         struct pglist_data *pgdat;
1002         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0};
1003         unsigned long zholes_size[MAX_NR_ZONES] = {0};
1004         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1005
1006         pgdat = NODE_DATA(nid);
1007         if (!pgdat) {
1008                 pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
1009                 if (!pgdat)
1010                         return NULL;
1011
1012                 arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
1013         } else {
1014                 /*
1015                  * Reset the nr_zones, order and classzone_idx before reuse.
1016                  * Note that kswapd will init kswapd_classzone_idx properly
1017                  * when it starts in the near future.
1018                  */
1019                 pgdat->nr_zones = 0;
1020                 pgdat->kswapd_order = 0;
1021                 pgdat->kswapd_classzone_idx = 0;
1022         }
1023
1024         /* we can use NODE_DATA(nid) from here */
1025
1026         /* init node's zones as empty zones, we don't have any present pages.*/
1027         free_area_init_node(nid, zones_size, start_pfn, zholes_size);
1028         pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
1029
1030         /*
1031          * The node we allocated has no zone fallback lists. For avoiding
1032          * to access not-initialized zonelist, build here.
1033          */
1034         build_all_zonelists(pgdat);
1035
1036         /*
1037          * zone->managed_pages is set to an approximate value in
1038          * free_area_init_core(), which will cause
1039          * /sys/device/system/node/nodeX/meminfo has wrong data.
1040          * So reset it to 0 before any memory is onlined.
1041          */
1042         reset_node_managed_pages(pgdat);
1043
1044         /*
1045          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
1046          * clear all zones' present_pages because they will be updated in
1047          * online_pages() and offline_pages().
1048          */
1049         reset_node_present_pages(pgdat);
1050
1051         return pgdat;
1052 }
1053
1054 static void rollback_node_hotadd(int nid, pg_data_t *pgdat)
1055 {
1056         arch_refresh_nodedata(nid, NULL);
1057         free_percpu(pgdat->per_cpu_nodestats);
1058         arch_free_nodedata(pgdat);
1059         return;
1060 }
1061
1062
1063 /**
1064  * try_online_node - online a node if offlined
1065  *
1066  * called by cpu_up() to online a node without onlined memory.
1067  */
1068 int try_online_node(int nid)
1069 {
1070         pg_data_t       *pgdat;
1071         int     ret;
1072
1073         if (node_online(nid))
1074                 return 0;
1075
1076         mem_hotplug_begin();
1077         pgdat = hotadd_new_pgdat(nid, 0);
1078         if (!pgdat) {
1079                 pr_err("Cannot online node %d due to NULL pgdat\n", nid);
1080                 ret = -ENOMEM;
1081                 goto out;
1082         }
1083         node_set_online(nid);
1084         ret = register_one_node(nid);
1085         BUG_ON(ret);
1086 out:
1087         mem_hotplug_done();
1088         return ret;
1089 }
1090
1091 static int check_hotplug_memory_range(u64 start, u64 size)
1092 {
1093         u64 start_pfn = PFN_DOWN(start);
1094         u64 nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1095
1096         /* Memory range must be aligned with section */
1097         if ((start_pfn & ~PAGE_SECTION_MASK) ||
1098             (nr_pages % PAGES_PER_SECTION) || (!nr_pages)) {
1099                 pr_err("Section-unaligned hotplug range: start 0x%llx, size 0x%llx\n",
1100                                 (unsigned long long)start,
1101                                 (unsigned long long)size);
1102                 return -EINVAL;
1103         }
1104
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 static int online_memory_block(struct memory_block *mem, void *arg)
1109 {
1110         return device_online(&mem->dev);
1111 }
1112
1113 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1114 int __ref add_memory_resource(int nid, struct resource *res, bool online)
1115 {
1116         u64 start, size;
1117         pg_data_t *pgdat = NULL;
1118         bool new_pgdat;
1119         bool new_node;
1120         int ret;
1121
1122         start = res->start;
1123         size = resource_size(res);
1124
1125         ret = check_hotplug_memory_range(start, size);
1126         if (ret)
1127                 return ret;
1128
1129         {       /* Stupid hack to suppress address-never-null warning */
1130                 void *p = NODE_DATA(nid);
1131                 new_pgdat = !p;
1132         }
1133
1134         mem_hotplug_begin();
1135
1136         /*
1137          * Add new range to memblock so that when hotadd_new_pgdat() is called
1138          * to allocate new pgdat, get_pfn_range_for_nid() will be able to find
1139          * this new range and calculate total pages correctly.  The range will
1140          * be removed at hot-remove time.
1141          */
1142         memblock_add_node(start, size, nid);
1143
1144         new_node = !node_online(nid);
1145         if (new_node) {
1146                 pgdat = hotadd_new_pgdat(nid, start);
1147                 ret = -ENOMEM;
1148                 if (!pgdat)
1149                         goto error;
1150         }
1151
1152         /* call arch's memory hotadd */
1153         ret = arch_add_memory(nid, start, size, true);
1154
1155         if (ret < 0)
1156                 goto error;
1157
1158         /* we online node here. we can't roll back from here. */
1159         node_set_online(nid);
1160
1161         if (new_node) {
1162                 unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1163                 unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1164
1165                 ret = __register_one_node(nid);
1166                 if (ret)
1167                         goto register_fail;
1168
1169                 /*
1170                  * link memory sections under this node. This is already
1171                  * done when creatig memory section in register_new_memory
1172                  * but that depends to have the node registered so offline
1173                  * nodes have to go through register_node.
1174                  * TODO clean up this mess.
1175                  */
1176                 ret = link_mem_sections(nid, start_pfn, nr_pages);
1177 register_fail:
1178                 /*
1179                  * If sysfs file of new node can't create, cpu on the node
1180                  * can't be hot-added. There is no rollback way now.
1181                  * So, check by BUG_ON() to catch it reluctantly..
1182                  */
1183                 BUG_ON(ret);
1184         }
1185
1186         /* create new memmap entry */
1187         firmware_map_add_hotplug(start, start + size, "System RAM");
1188
1189         /* online pages if requested */
1190         if (online)
1191                 walk_memory_range(PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1),
1192                                   NULL, online_memory_block);
1193
1194         goto out;
1195
1196 error:
1197         /* rollback pgdat allocation and others */
1198         if (new_pgdat && pgdat)
1199                 rollback_node_hotadd(nid, pgdat);
1200         memblock_remove(start, size);
1201
1202 out:
1203         mem_hotplug_done();
1204         return ret;
1205 }
1206 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory_resource);
1207
1208 int __ref add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1209 {
1210         struct resource *res;
1211         int ret;
1212
1213         res = register_memory_resource(start, size);
1214         if (IS_ERR(res))
1215                 return PTR_ERR(res);
1216
1217         ret = add_memory_resource(nid, res, memhp_auto_online);
1218         if (ret < 0)
1219                 release_memory_resource(res);
1220         return ret;
1221 }
1222 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory);
1223
1224 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1225 /*
1226  * A free page on the buddy free lists (not the per-cpu lists) has PageBuddy
1227  * set and the size of the free page is given by page_order(). Using this,
1228  * the function determines if the pageblock contains only free pages.
1229  * Due to buddy contraints, a free page at least the size of a pageblock will
1230  * be located at the start of the pageblock
1231  */
1232 static inline int pageblock_free(struct page *page)
1233 {
1234         return PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order;
1235 }
1236
1237 /* Return the start of the next active pageblock after a given page */
1238 static struct page *next_active_pageblock(struct page *page)
1239 {
1240         /* Ensure the starting page is pageblock-aligned */
1241         BUG_ON(page_to_pfn(page) & (pageblock_nr_pages - 1));
1242
1243         /* If the entire pageblock is free, move to the end of free page */
1244         if (pageblock_free(page)) {
1245                 int order;
1246                 /* be careful. we don't have locks, page_order can be changed.*/
1247                 order = page_order(page);
1248                 if ((order < MAX_ORDER) && (order >= pageblock_order))
1249                         return page + (1 << order);
1250         }
1251
1252         return page + pageblock_nr_pages;
1253 }
1254
1255 /* Checks if this range of memory is likely to be hot-removable. */
1256 bool is_mem_section_removable(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1257 {
1258         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1259         struct page *end_page = page + nr_pages;
1260
1261         /* Check the starting page of each pageblock within the range */
1262         for (; page < end_page; page = next_active_pageblock(page)) {
1263                 if (!is_pageblock_removable_nolock(page))
1264                         return false;
1265                 cond_resched();
1266         }
1267
1268         /* All pageblocks in the memory block are likely to be hot-removable */
1269         return true;
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Confirm all pages in a range [start, end) belong to the same zone.
1274  * When true, return its valid [start, end).
1275  */
1276 int test_pages_in_a_zone(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1277                          unsigned long *valid_start, unsigned long *valid_end)
1278 {
1279         unsigned long pfn, sec_end_pfn;
1280         unsigned long start, end;
1281         struct zone *zone = NULL;
1282         struct page *page;
1283         int i;
1284         for (pfn = start_pfn, sec_end_pfn = SECTION_ALIGN_UP(start_pfn + 1);
1285              pfn < end_pfn;
1286              pfn = sec_end_pfn, sec_end_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1287                 /* Make sure the memory section is present first */
1288                 if (!present_section_nr(pfn_to_section_nr(pfn)))
1289                         continue;
1290                 for (; pfn < sec_end_pfn && pfn < end_pfn;
1291                      pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
1292                         i = 0;
1293                         /* This is just a CONFIG_HOLES_IN_ZONE check.*/
1294                         while ((i < MAX_ORDER_NR_PAGES) &&
1295                                 !pfn_valid_within(pfn + i))
1296                                 i++;
1297                         if (i == MAX_ORDER_NR_PAGES || pfn + i >= end_pfn)
1298                                 continue;
1299                         page = pfn_to_page(pfn + i);
1300                         if (zone && page_zone(page) != zone)
1301                                 return 0;
1302                         if (!zone)
1303                                 start = pfn + i;
1304                         zone = page_zone(page);
1305                         end = pfn + MAX_ORDER_NR_PAGES;
1306                 }
1307         }
1308
1309         if (zone) {
1310                 *valid_start = start;
1311                 *valid_end = min(end, end_pfn);
1312                 return 1;
1313         } else {
1314                 return 0;
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * Scan pfn range [start,end) to find movable/migratable pages (LRU pages,
1320  * non-lru movable pages and hugepages). We scan pfn because it's much
1321  * easier than scanning over linked list. This function returns the pfn
1322  * of the first found movable page if it's found, otherwise 0.
1323  */
1324 static unsigned long scan_movable_pages(unsigned long start, unsigned long end)
1325 {
1326         unsigned long pfn;
1327         struct page *page;
1328         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
1329                 if (pfn_valid(pfn)) {
1330                         page = pfn_to_page(pfn);
1331                         if (PageLRU(page))
1332                                 return pfn;
1333                         if (__PageMovable(page))
1334                                 return pfn;
1335                         if (PageHuge(page)) {
1336                                 if (page_huge_active(page))
1337                                         return pfn;
1338                                 else
1339                                         pfn = round_up(pfn + 1,
1340                                                 1 << compound_order(page)) - 1;
1341                         }
1342                 }
1343         }
1344         return 0;
1345 }
1346
1347 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long private,
1348                 int **result)
1349 {
1350         int nid = page_to_nid(page);
1351         nodemask_t nmask = node_states[N_MEMORY];
1352
1353         /*
1354          * try to allocate from a different node but reuse this node if there
1355          * are no other online nodes to be used (e.g. we are offlining a part
1356          * of the only existing node)
1357          */
1358         node_clear(nid, nmask);
1359         if (nodes_empty(nmask))
1360                 node_set(nid, nmask);
1361
1362         return new_page_nodemask(page, nid, &nmask);
1363 }
1364
1365 #define NR_OFFLINE_AT_ONCE_PAGES        (256)
1366 static int
1367 do_migrate_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1368 {
1369         unsigned long pfn;
1370         struct page *page;
1371         int move_pages = NR_OFFLINE_AT_ONCE_PAGES;
1372         int not_managed = 0;
1373         int ret = 0;
1374         LIST_HEAD(source);
1375
1376         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn && move_pages > 0; pfn++) {
1377                 if (!pfn_valid(pfn))
1378                         continue;
1379                 page = pfn_to_page(pfn);
1380
1381                 if (PageHuge(page)) {
1382                         struct page *head = compound_head(page);
1383                         pfn = page_to_pfn(head) + (1<<compound_order(head)) - 1;
1384                         if (compound_order(head) > PFN_SECTION_SHIFT) {
1385                                 ret = -EBUSY;
1386                                 break;
1387                         }
1388                         if (isolate_huge_page(page, &source))
1389                                 move_pages -= 1 << compound_order(head);
1390                         continue;
1391                 } else if (thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1392                         pfn = page_to_pfn(compound_head(page))
1393                                 + hpage_nr_pages(page) - 1;
1394
1395                 /*
1396                  * HWPoison pages have elevated reference counts so the migration would
1397                  * fail on them. It also doesn't make any sense to migrate them in the
1398                  * first place. Still try to unmap such a page in case it is still mapped
1399                  * (e.g. current hwpoison implementation doesn't unmap KSM pages but keep
1400                  * the unmap as the catch all safety net).
1401                  */
1402                 if (PageHWPoison(page)) {
1403                         if (WARN_ON(PageLRU(page)))
1404                                 isolate_lru_page(page);
1405                         if (page_mapped(page))
1406                                 try_to_unmap(page, TTU_IGNORE_MLOCK | TTU_IGNORE_ACCESS);
1407                         continue;
1408                 }
1409
1410                 if (!get_page_unless_zero(page))
1411                         continue;
1412                 /*
1413                  * We can skip free pages. And we can deal with pages on
1414                  * LRU and non-lru movable pages.
1415                  */
1416                 if (PageLRU(page))
1417                         ret = isolate_lru_page(page);
1418                 else
1419                         ret = isolate_movable_page(page, ISOLATE_UNEVICTABLE);
1420                 if (!ret) { /* Success */
1421                         put_page(page);
1422                         list_add_tail(&page->lru, &source);
1423                         move_pages--;
1424                         if (!__PageMovable(page))
1425                                 inc_node_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1426                                                     page_is_file_cache(page));
1427
1428                 } else {
1429 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1430                         pr_alert("failed to isolate pfn %lx\n", pfn);
1431                         dump_page(page, "isolation failed");
1432 #endif
1433                         put_page(page);
1434                         /* Because we don't have big zone->lock. we should
1435                            check this again here. */
1436                         if (page_count(page)) {
1437                                 not_managed++;
1438                                 ret = -EBUSY;
1439                                 break;
1440                         }
1441                 }
1442         }
1443         if (!list_empty(&source)) {
1444                 if (not_managed) {
1445                         putback_movable_pages(&source);
1446                         goto out;
1447                 }
1448
1449                 /* Allocate a new page from the nearest neighbor node */
1450                 ret = migrate_pages(&source, new_node_page, NULL, 0,
1451                                         MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_HOTPLUG);
1452                 if (ret)
1453                         putback_movable_pages(&source);
1454         }
1455 out:
1456         return ret;
1457 }
1458
1459 /*
1460  * remove from free_area[] and mark all as Reserved.
1461  */
1462 static int
1463 offline_isolated_pages_cb(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1464                         void *data)
1465 {
1466         __offline_isolated_pages(start, start + nr_pages);
1467         return 0;
1468 }
1469
1470 static void
1471 offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1472 {
1473         walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn, NULL,
1474                                 offline_isolated_pages_cb);
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Check all pages in range, recoreded as memory resource, are isolated.
1479  */
1480 static int
1481 check_pages_isolated_cb(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
1482                         void *data)
1483 {
1484         int ret;
1485         long offlined = *(long *)data;
1486         ret = test_pages_isolated(start_pfn, start_pfn + nr_pages, true);
1487         offlined = nr_pages;
1488         if (!ret)
1489                 *(long *)data += offlined;
1490         return ret;
1491 }
1492
1493 static long
1494 check_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1495 {
1496         long offlined = 0;
1497         int ret;
1498
1499         ret = walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn, &offlined,
1500                         check_pages_isolated_cb);
1501         if (ret < 0)
1502                 offlined = (long)ret;
1503         return offlined;
1504 }
1505
1506 static int __init cmdline_parse_movable_node(char *p)
1507 {
1508 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1509         movable_node_enabled = true;
1510 #else
1511         pr_warn("movable_node parameter depends on CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP to work properly\n");
1512 #endif
1513         return 0;
1514 }
1515 early_param("movable_node", cmdline_parse_movable_node);
1516
1517 /* check which state of node_states will be changed when offline memory */
1518 static void node_states_check_changes_offline(unsigned long nr_pages,
1519                 struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
1520 {
1521         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1522         unsigned long present_pages = 0;
1523         enum zone_type zt, zone_last = ZONE_NORMAL;
1524
1525         /*
1526          * If we have HIGHMEM or movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
1527          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_NORMAL,
1528          * set zone_last to ZONE_NORMAL.
1529          *
1530          * If we don't have HIGHMEM nor movable node,
1531          * node_states[N_NORMAL_MEMORY] contains nodes which have zones of
1532          * 0...ZONE_MOVABLE, set zone_last to ZONE_MOVABLE.
1533          */
1534         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
1535                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
1536
1537         /*
1538          * check whether node_states[N_NORMAL_MEMORY] will be changed.
1539          * If the memory to be offline is in a zone of 0...zone_last,
1540          * and it is the last present memory, 0...zone_last will
1541          * become empty after offline , thus we can determind we will
1542          * need to clear the node from node_states[N_NORMAL_MEMORY].
1543          */
1544         for (zt = 0; zt <= zone_last; zt++)
1545                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1546         if (zone_idx(zone) <= zone_last && nr_pages >= present_pages)
1547                 arg->status_change_nid_normal = zone_to_nid(zone);
1548         else
1549                 arg->status_change_nid_normal = -1;
1550
1551 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1552         /*
1553          * If we have movable node, node_states[N_HIGH_MEMORY]
1554          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_HIGHMEM,
1555          * set zone_last to ZONE_HIGHMEM.
1556          *
1557          * If we don't have movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
1558          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_MOVABLE,
1559          * set zone_last to ZONE_MOVABLE.
1560          */
1561         zone_last = ZONE_HIGHMEM;
1562         if (N_MEMORY == N_HIGH_MEMORY)
1563                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
1564
1565         for (; zt <= zone_last; zt++)
1566                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1567         if (zone_idx(zone) <= zone_last && nr_pages >= present_pages)
1568                 arg->status_change_nid_high = zone_to_nid(zone);
1569         else
1570                 arg->status_change_nid_high = -1;
1571 #else
1572         arg->status_change_nid_high = arg->status_change_nid_normal;
1573 #endif
1574
1575         /*
1576          * node_states[N_HIGH_MEMORY] contains nodes which have 0...ZONE_MOVABLE
1577          */
1578         zone_last = ZONE_MOVABLE;
1579
1580         /*
1581          * check whether node_states[N_HIGH_MEMORY] will be changed
1582          * If we try to offline the last present @nr_pages from the node,
1583          * we can determind we will need to clear the node from
1584          * node_states[N_HIGH_MEMORY].
1585          */
1586         for (; zt <= zone_last; zt++)
1587                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1588         if (nr_pages >= present_pages)
1589                 arg->status_change_nid = zone_to_nid(zone);
1590         else
1591                 arg->status_change_nid = -1;
1592 }
1593
1594 static void node_states_clear_node(int node, struct memory_notify *arg)
1595 {
1596         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
1597                 node_clear_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
1598
1599         if ((N_MEMORY != N_NORMAL_MEMORY) &&
1600             (arg->status_change_nid_high >= 0))
1601                 node_clear_state(node, N_HIGH_MEMORY);
1602
1603         if ((N_MEMORY != N_HIGH_MEMORY) &&
1604             (arg->status_change_nid >= 0))
1605                 node_clear_state(node, N_MEMORY);
1606 }
1607
1608 static int __ref __offline_pages(unsigned long start_pfn,
1609                   unsigned long end_pfn, unsigned long timeout)
1610 {
1611         unsigned long pfn, nr_pages, expire;
1612         long offlined_pages;
1613         int ret, drain, retry_max, node;
1614         unsigned long flags;
1615         unsigned long valid_start, valid_end;
1616         struct zone *zone;
1617         struct memory_notify arg;
1618
1619         /* at least, alignment against pageblock is necessary */
1620         if (!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages))
1621                 return -EINVAL;
1622         if (!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages))
1623                 return -EINVAL;
1624         /* This makes hotplug much easier...and readable.
1625            we assume this for now. .*/
1626         if (!test_pages_in_a_zone(start_pfn, end_pfn, &valid_start, &valid_end))
1627                 return -EINVAL;
1628
1629         zone = page_zone(pfn_to_page(valid_start));
1630         node = zone_to_nid(zone);
1631         nr_pages = end_pfn - start_pfn;
1632
1633         /* set above range as isolated */
1634         ret = start_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn,
1635                                        MIGRATE_MOVABLE, true);
1636         if (ret)
1637                 return ret;
1638
1639         arg.start_pfn = start_pfn;
1640         arg.nr_pages = nr_pages;
1641         node_states_check_changes_offline(nr_pages, zone, &arg);
1642
1643         ret = memory_notify(MEM_GOING_OFFLINE, &arg);
1644         ret = notifier_to_errno(ret);
1645         if (ret)
1646                 goto failed_removal;
1647
1648         pfn = start_pfn;
1649         expire = jiffies + timeout;
1650         drain = 0;
1651         retry_max = 5;
1652 repeat:
1653         /* start memory hot removal */
1654         ret = -EAGAIN;
1655         if (time_after(jiffies, expire))
1656                 goto failed_removal;
1657         ret = -EINTR;
1658         if (signal_pending(current))
1659                 goto failed_removal;
1660         ret = 0;
1661         if (drain) {
1662                 lru_add_drain_all_cpuslocked();
1663                 cond_resched();
1664                 drain_all_pages(zone);
1665         }
1666
1667         pfn = scan_movable_pages(start_pfn, end_pfn);
1668         if (pfn) { /* We have movable pages */
1669                 ret = do_migrate_range(pfn, end_pfn);
1670                 if (!ret) {
1671                         drain = 1;
1672                         goto repeat;
1673                 } else {
1674                         if (ret < 0)
1675                                 if (--retry_max == 0)
1676                                         goto failed_removal;
1677                         yield();
1678                         drain = 1;
1679                         goto repeat;
1680                 }
1681         }
1682         /* drain all zone's lru pagevec, this is asynchronous... */
1683         lru_add_drain_all_cpuslocked();
1684         yield();
1685         /* drain pcp pages, this is synchronous. */
1686         drain_all_pages(zone);
1687         /*
1688          * dissolve free hugepages in the memory block before doing offlining
1689          * actually in order to make hugetlbfs's object counting consistent.
1690          */
1691         ret = dissolve_free_huge_pages(start_pfn, end_pfn);
1692         if (ret)
1693                 goto failed_removal;
1694         /* check again */
1695         offlined_pages = check_pages_isolated(start_pfn, end_pfn);
1696         if (offlined_pages < 0) {
1697                 ret = -EBUSY;
1698                 goto failed_removal;
1699         }
1700         pr_info("Offlined Pages %ld\n", offlined_pages);
1701         /* Ok, all of our target is isolated.
1702            We cannot do rollback at this point. */
1703         offline_isolated_pages(start_pfn, end_pfn);
1704         /* reset pagetype flags and makes migrate type to be MOVABLE */
1705         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1706         /* removal success */
1707         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(start_pfn), -offlined_pages);
1708         zone->present_pages -= offlined_pages;
1709
1710         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
1711         zone->zone_pgdat->node_present_pages -= offlined_pages;
1712         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
1713
1714         init_per_zone_wmark_min();
1715
1716         if (!populated_zone(zone)) {
1717                 zone_pcp_reset(zone);
1718                 build_all_zonelists(NULL);
1719         } else
1720                 zone_pcp_update(zone);
1721
1722         node_states_clear_node(node, &arg);
1723         if (arg.status_change_nid >= 0) {
1724                 kswapd_stop(node);
1725                 kcompactd_stop(node);
1726         }
1727
1728         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1729         writeback_set_ratelimit();
1730
1731         memory_notify(MEM_OFFLINE, &arg);
1732         return 0;
1733
1734 failed_removal:
1735         pr_debug("memory offlining [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
1736                  (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
1737                  ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
1738         memory_notify(MEM_CANCEL_OFFLINE, &arg);
1739         /* pushback to free area */
1740         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1741         return ret;
1742 }
1743
1744 /* Must be protected by mem_hotplug_begin() or a device_lock */
1745 int offline_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1746 {
1747         return __offline_pages(start_pfn, start_pfn + nr_pages, 120 * HZ);
1748 }
1749 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
1750
1751 /**
1752  * walk_memory_range - walks through all mem sections in [start_pfn, end_pfn)
1753  * @start_pfn: start pfn of the memory range
1754  * @end_pfn: end pfn of the memory range
1755  * @arg: argument passed to func
1756  * @func: callback for each memory section walked
1757  *
1758  * This function walks through all present mem sections in range
1759  * [start_pfn, end_pfn) and call func on each mem section.
1760  *
1761  * Returns the return value of func.
1762  */
1763 int walk_memory_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1764                 void *arg, int (*func)(struct memory_block *, void *))
1765 {
1766         struct memory_block *mem = NULL;
1767         struct mem_section *section;
1768         unsigned long pfn, section_nr;
1769         int ret;
1770
1771         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1772                 section_nr = pfn_to_section_nr(pfn);
1773                 if (!present_section_nr(section_nr))
1774                         continue;
1775
1776                 section = __nr_to_section(section_nr);
1777                 /* same memblock? */
1778                 if (mem)
1779                         if ((section_nr >= mem->start_section_nr) &&
1780                             (section_nr <= mem->end_section_nr))
1781                                 continue;
1782
1783                 mem = find_memory_block_hinted(section, mem);
1784                 if (!mem)
1785                         continue;
1786
1787                 ret = func(mem, arg);
1788                 if (ret) {
1789                         kobject_put(&mem->dev.kobj);
1790                         return ret;
1791                 }
1792         }
1793
1794         if (mem)
1795                 kobject_put(&mem->dev.kobj);
1796
1797         return 0;
1798 }
1799
1800 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1801 static int check_memblock_offlined_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1802 {
1803         int ret = !is_memblock_offlined(mem);
1804
1805         if (unlikely(ret)) {
1806                 phys_addr_t beginpa, endpa;
1807
1808                 beginpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr));
1809                 endpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->end_section_nr + 1))-1;
1810                 pr_warn("removing memory fails, because memory [%pa-%pa] is onlined\n",
1811                         &beginpa, &endpa);
1812         }
1813
1814         return ret;
1815 }
1816
1817 static int check_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1818 {
1819         int cpu;
1820
1821         for_each_present_cpu(cpu) {
1822                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1823                         /*
1824                          * the cpu on this node isn't removed, and we can't
1825                          * offline this node.
1826                          */
1827                         return -EBUSY;
1828         }
1829
1830         return 0;
1831 }
1832
1833 static void unmap_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1834 {
1835 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
1836         int cpu;
1837
1838         for_each_possible_cpu(cpu)
1839                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1840                         numa_clear_node(cpu);
1841 #endif
1842 }
1843
1844 static int check_and_unmap_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1845 {
1846         int ret;
1847
1848         ret = check_cpu_on_node(pgdat);
1849         if (ret)
1850                 return ret;
1851
1852         /*
1853          * the node will be offlined when we come here, so we can clear
1854          * the cpu_to_node() now.
1855          */
1856
1857         unmap_cpu_on_node(pgdat);
1858         return 0;
1859 }
1860
1861 /**
1862  * try_offline_node
1863  *
1864  * Offline a node if all memory sections and cpus of the node are removed.
1865  *
1866  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1867  * and online/offline operations before this call.
1868  */
1869 void try_offline_node(int nid)
1870 {
1871         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1872         unsigned long start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1873         unsigned long end_pfn = start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1874         unsigned long pfn;
1875
1876         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1877                 unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(pfn);
1878
1879                 if (!present_section_nr(section_nr))
1880                         continue;
1881
1882                 if (pfn_to_nid(pfn) != nid)
1883                         continue;
1884
1885                 /*
1886                  * some memory sections of this node are not removed, and we
1887                  * can't offline node now.
1888                  */
1889                 return;
1890         }
1891
1892         if (check_and_unmap_cpu_on_node(pgdat))
1893                 return;
1894
1895         /*
1896          * all memory/cpu of this node are removed, we can offline this
1897          * node now.
1898          */
1899         node_set_offline(nid);
1900         unregister_one_node(nid);
1901 }
1902 EXPORT_SYMBOL(try_offline_node);
1903
1904 /**
1905  * remove_memory
1906  *
1907  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1908  * and online/offline operations before this call, as required by
1909  * try_offline_node().
1910  */
1911 void __ref remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1912 {
1913         int ret;
1914
1915         BUG_ON(check_hotplug_memory_range(start, size));
1916
1917         mem_hotplug_begin();
1918
1919         /*
1920          * All memory blocks must be offlined before removing memory.  Check
1921          * whether all memory blocks in question are offline and trigger a BUG()
1922          * if this is not the case.
1923          */
1924         ret = walk_memory_range(PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1), NULL,
1925                                 check_memblock_offlined_cb);
1926         if (ret)
1927                 BUG();
1928
1929         /* remove memmap entry */
1930         firmware_map_remove(start, start + size, "System RAM");
1931         memblock_free(start, size);
1932         memblock_remove(start, size);
1933
1934         arch_remove_memory(start, size);
1935
1936         try_offline_node(nid);
1937
1938         mem_hotplug_done();
1939 }
1940 EXPORT_SYMBOL_GPL(remove_memory);
1941 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */